DE60223651T2

DE60223651T2 - Vorrichtung zur steuerung eines schmierfluidpegels

Info

Publication number: DE60223651T2
Application number: DE60223651T
Authority: DE
Inventors: Nils-Olof Hakansson
Original assignee: Volvo Lastvagnar AB
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-14
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: EP1356192A1; US20040107939A1; US6928976B2; WO2002057602A1; EP1356192B1; SE519387C2; WO2002057602A9; SE0100151D0; DE60223651D1; SE0100151L

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum automatischen Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum automatischen Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10. Ein solches System und ein Verfahren sind bereits aus der EP 0416688 A1 bekannt.
HINTERGRUND
Es sind verschiedene Systeme zum Auffüllen der Ölwanne einer Brennkraftmaschine mit Öl bekannt.
Ein solches System ist in der EP 0638708 B1 beschrieben. Wenn der Motor angelassen wird, wird bei dem beschriebenen System Öl in die Ölwanne von einem externen Ölbehälter mit Hilfe eines Unterdrucks angesaugt. Wenn ein maximal zulässiger Ölstand erreicht ist, sendet ein Ölstandsensor ein Signal zu einem elektrisch gesteuerten Ventil, wodurch das Auffüllen mit Öl unterbrochen wird. Das Öl zirkuliert dann eine bestimmte Zeit durch den externen Ölbehälter zurück zur Ölwanne. Auf diese Weise wird das Öl in dem externen Behälter mit Öl aus der Wanne gemischt. Obwohl das System relativ einfach ist, hat es mehrere Nachteile. Ein Nachteil besteht darin, dass das Öl nur dann nachgefüllt wird, wenn der Motor angelassen wird. Wenn es kalt ist und das Öl eine hohe Viskosität hat, strömt es langsam aus, was dazu führt, dass der Ölstand in der Wanne während des Nachfüllens nicht immer der gleiche ist, was wiederum dazu führt, dass die Ölmenge in der Wanne so groß ist, wenn der Ölstandsensor reagiert. Ein weiterer Nachteil dieses Systems besteht darin, dass es der Sensor ist, der das Nachfüllen unterbricht. Im Falle von Funktionsproblemen in der Sensorschaltung kann es dazu kommen, dass das ganze externe Öl in die Wanne gelangt. Ein dritter Nachteil besteht darin, dass das System einen Ölstandsensor erfordert, der in der Wanne angeordnet ist, wo er Vibrationen, Temperaturzyklen, Altöl, usw. ausgesetzt ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Öl in dem externen Behälter mit Öl aus der Wanne gemischt wird. Wenn das Öl gewechselt wird, müssen sowohl das Öl in der Wanne als auch in dem externen Behälter gewechselt werden, und der externe Behälter muss auch gereinigt werden.
Ein weiteres derartiges System ist in der vorstehend erwähnten EP 0416688 A1 beschrieben. Das in dieser Beschreibung angegebene System besteht aus einem externen Ölbehälter, einem elektrisch steuerbaren Ventil, einem Messbehälter, einem Ölstandsensor, einer Brennkraftmaschine mit einer Ölwanne und einer programmierbaren Steuereinheit. Der Ölbehälter ist mit dem elektrisch steuerbaren Ventil verbunden, das seinerseits mit dem Messbehälter verbunden ist. Der Messbehälter ist mit der Wanne nach dem Prinzip kommunizierender Behälter so verbunden, dass der Ölstand in der Wanne in dem Messbehälter mit Hilfe des Ölstandsensors gemessen werden kann.
Die Steuereinheit misst den Ölstand in dem Messbehälter mit Hilfe des Ölstandsensors, bevor der Motor angelassen wird, d. h. in der ersten Position des Zündschalters. Wenn der Ölstandsensor ein Signal gibt, dass der Ölstand stimmt, kann der Motor angelassen werden. Wenn der Ölstand zu niedrig ist, wird ein Auffüllvorgang gestartet, wobei eine vorbestimmte Ölmenge in den Messbehälter und somit in die Wanne über das elektrisch steuerbare Ventil gefüllt wird. Dann wird der Ölstand wieder gemessen. Wenn der Ölstand stimmt, kann der Motor angelassen werden, ansonsten wird ein weiterer Nachfüllvorgang ausgeführt. Wenn der Ölstand noch zu niedrig ist, wird ein Fehlersignal erzeugt und der Zündschalter gesperrt. Der Ölstand muss dann manuell überprüft werden. Der Motor kann unter Verwendung einer Notfalleinheit angelassen werden.
Dieses System hat ebenfalls mehrere Nachteile. Es ist vor allem kompliziert und enthält viele Bauelemente, beispielsweise elektrische Komponenten, die Anlass für Betriebssicherheitsprobleme geben können, welche zu einer Betriebsunterbrechung führen können. Da der Ölstand in dem Messbehälter gemessen wird, der sich außerhalb der Wanne befindet, kann sogar eine geringe Neigung des Fahrzeugs dazu führen, dass die Wanne mehr Öl als erforderlich enthält, was zu erhöhten Reibungsverlusten (Spritzverlusten), mehr Ölnebel in den Durchblasgasen und somit zu einem höheren Ölverbrauch führen kann. Der Messbehälter ist mit der Wanne über ein Rohr verbunden, das sich an der Unterseite des Motors in einer stark exponierten Position befindet. Wenn dieses Rohr beschädigt wird, verliert der Motor das Öl. Darüber hinaus ist diese Lösung kostspielig.
Ein weiteres System zum automatischen Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine ist in der JP 63297720 offenbart. Bei diesem System ist eine Ölergänzungseinrichtung angeordnet, um Öl aus einem Tank zum Motor zu überführen, während eine Pumpe für ein Überführen von Öl von dem Motor zum Tank angeordnet ist. Bei der DE 2601133 ist eine Pumpe für ein Überführen von Öl aus einem Behälter zu einer Motorwanne angeordnet, während eine weitere Pumpe zum Überführen von Öl vom Motor aus der Motorwanne zum Behälter vorgesehen ist. Das System nach der Erfindung unterscheidet sich von diesen beiden bekannten Systemen dadurch, dass es eine umsteuerbare Pumpe aufweist, die so angepasst ist, dass sie Schmiermittel sowohl aus dem Behälter zur Brennkraftmaschine als auch aus der Maschine zu dem Behälter überführt.
Die DE 4214835 offenbart ein Verfahren zum Auffüllen des Öltanks eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, mehr Fluid als erforderlich aufzufüllen und Überschussfluid über einen Absaugschaft abzuziehen. Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich von dem bekannten Verfahren dadurch, dass es nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung nach dem Abschalten des Motors ausgeführt wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der Erfindung besteht deshalb darin, ein System zum automatischen Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das so einfach, billig und zuverlässig wie möglich ist und das auch so wenig wie möglich Teile enthält, sowie ferner ein Verfahren bereitzustellen, das so einfach wie möglich ein automatisches Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine zulässt.
Die erfindungsgemäße Lösung zum Erreichen dieses Ziels ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bezogen auf das System und durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 bezogen auf das Verfahren beschrieben. Die anderen Patentansprüche enthalten vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des Systems nach der Erfindung (Ansprüche 2 bis 9) und des Verfahrens nach der Erfindung (Ansprüche 11 bis 14).
Ausgehend von einem System zum automatische Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine, deren Schmiermittelwanne einen vorgegebenen Schmiermittelfüllstand hat, wobei das System einen Schmiermittelbehälter, der mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, und eine Vorrichtung zum Überführen von Schmiermittel zwischen dem Behälter und der Schmiermittelwanne aufweist, wird das Ziel der Erfindung dadurch erreicht, dass das System ein Füllstandsrohr aufweist, das mit dem Behälter verbunden und in der Brennkraftmaschine angeordnet ist und dessen Mündung auf dem Stand des vorgegebenen Schmiermittelfüllstands in der Wanne angeordnet ist, und dass die Vorrichtung für ein Überführen von Schmiermittel sowohl von dem Behälter zu der Brennkraftmaschine als auch von der Brennkraftmaschine zu dem Behälter angepasst ist. Das Verfahren nach der Erfindung erreicht das Ziel dadurch, dass mehr Schmiermittel als erforderlich nachgefüllt und danach Überschussschmiermittel über ein Niveaurohr abgezogen wird.
Mit Hilfe dieser ersten Auslegung des Systems nach der Erfindung überführt das System in seiner einfachsten Form Schmiermittel zu der Wanne und Überschussschmiermittel aus der Wanne zurück zum Behälter, so dass ein vorgegebener Schmiermittelfüllstand erreicht wird. Der Vorteil davon besteht darin, dass das Schmiermittel auf einen vorgegebenen Füllstand automatisch nachgefüllt wird, ohne dass ein spezieller Füllstanddetektor erforderlich ist.
Bei einer vorteilhaften ersten Weiterentwicklung des Systems nach der Erfindung erfolgt dies jedes Mal, wenn der Motor abgestellt ist. Dies hat den Vorteil, dass das Fahrzeug fahrbereit ist, wenn es das nächste Mal angelassen wird. Wenn ein Fehlen von Schmiermittel oder ein anderer Defekt vorliegen sollte, wird der Fahrer darüber informiert, wenn der Motor abgeschaltet wird, so dass er mehr Zeit hat, sich mit dem Problem zu befassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Schmiermittel warm ist und somit eine niedrige Viskosität hat, was eine wiederholbare und schnelle Schmiermittelfüllstandeinstellung gewährleistet.
Bei einer vorteilhaften zweiten Weiterentwicklung des Systems nach der Erfindung wird die Schmiermittelübertragung durch eine Pumpe ausgeführt, die umgeschaltet werden kann und elektrisch betrieben wird. Dies hat den Vorteil, dass die Steuerung der Pumpe leicht in das elektronische Steuersystem des Fahrzeugs integriert werden kann.
Bei einer vorteilhaften dritten Weiterentwicklung des Systems nach der Erfindung wird die Pumpe von einer Steuereinheit gesteuert, deren Steuersignal eine Funktion von einem oder mehreren der folgenden Parameter sein kann: Kraftstoffverbrauch, Fahrdistanz, Gesamtzahl der Motorumdrehungen während des Fahrens, Anzahl der Starts, angesammelter berechneter Schmiermittelverbrauch und Außentemperatur. Dies hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge minimiert werden kann, die zum Behälter zurückgepumpt wird.
Bei einer vorteilhaften vierten Ausführungsform des Systems nach der Erfindung wird das Schmiermittel in einer Anzahl von Zyklen überführt. Dies wird auch bewirkt, um die Schmiermittelmenge zu minimieren, die zum Behälter zurückgepumpt wird.
Bei einer vorteilhaften sechsten Weiterentwicklung des Systems nach der Erfindung kann die Vorrichtung erfassen, ob Schmiermittel zum Behälter zurücküberführt worden ist, und/oder die Überführung von Schmiermittel zu der Wanne erfassen. Das Erfassungssignal kann dazu verwendet werden, die Pumpe abzuschalten, die das Schmiermittel überführt. Dies hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge, die zu dem Behälter zurückgepumpt wird, minimiert werden kann.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften erläuternden Ausgestaltung des Systems nach der Erfindung erfolgt die Schmiermittelüberführung durch ein Hydraulikzylindersystem. In diesem Fall erfolgt die Überführung von Schmiermittel zu der Wanne und von der Wanne gleichzeitig und in einem Zyklus. Dies hat den Vorteil, dass es sich um eine insgesamt mechanische Lösung handelt, ohne dass irgendwelche elektrischen Bauelemente eingeschlossen sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Systems nach der Erfindung ist das Zylindersystem innerhalb des Motors angeordnet. Bei einer solchen Lösung wird die Verrohrung einfacher gestaltet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine weist die Schritte auf, zunächst mehr Schmiermittel nachzufüllen, als erforderlich ist, und dann Überschussschmiermittel über ein Füllstandsrohr abzuführen. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass gewährleistet wird, dass der Motor einen optimalen Schmiermittelfüllstand immer dann hat, wenn das Verfahren ausgeführt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung werden diese Schritte ausgeführt, nachdem der Motor gestoppt worden ist. Dies hat den Vorteil, dass das Fahrzeug für das Fahren bereit ist, bis es das nächste Mal gestartet wird. Wenn Schmiermittel fehlen sollte oder irgendein anderer Defekt vorliegen sollte, ist der Fahrer davon direkt informiert und hat somit mehr Zeit, sich mit dem Problem zu befassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Schmiermittel warm ist und somit eine geringe Viskosität hat, die eine wiederholbare Schmiermittel-Füllstandseinstellung gewährleistet.
Bei einer vorteilhaften zweiten Weiterentwicklung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden diese Schritte in einer Anzahl von Zyklen ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge, die zu dem Behälter zurückgepumpt wird, minimiert werden kann.
Eine vorteilhafte dritte Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung weist den Schritt auf zu erfassen, dass das Nachfüllen des Schmiermittels erfolgt. Das Erfassungssignal kann dazu verwendet werden, die Pumpe abzuschalten, die das Schmiermittel überführt. Dies hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge, die zu dem Behälter zurückgepumpt wird, minimiert werden kann.
Eine vorteilhafte vierte Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung weist den Schritt auf, dass, wenn das Steuersystem erfasst hat, dass das Nachfüllen mit Öl nicht erfolgt, eine Botschaft über das Steuersystem zu einer Bedienungsperson gesandt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Bedienungsperson Kenntnis erlangt, dass das Nachfüllen des Schmiermittels nicht erfolgt.
Eine vorteilhafte fünfte Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung weist den Schritt auf, zu erfassen, dass das Nachfüllen mit einer ausreichenden Menge von Schmiermitteln erfolgt ist. Das Erfassungssignal kann dazu verwendet werden, die Pumpe abzuschalten, die das Schmiermittel überführt. Dies hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge, die zu dem Behälter zurückgepumpt wird, minimiert werden kann.
Eine vorteilhafte sechste Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung weist den Schritt auf, dass, wenn das Steuersystem erfasst hat, dass ein Nachfüllen mit einer ausreichenden Schmiermittelmenge nicht erfolgt ist, eine Nachricht über das Steuersystem an eine Bedienungsperson gesandt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Bedienungsperson gewahr wird, dass das Nachfüllen einer ausreichenden Menge an Schmiermittel nicht erfolgen konnte.
Herkömmlicherweise enthält die Ölwanne in einem Motor mit einem Nasssumpf eine größere Ölmenge als zum Erreichen einer sicheren Schmierung erforderlich ist. Der Grund dafür besteht darin, längere Nachfüllintervalle und längere Austauschintervalle zu ermöglichen. Eine Ölwanne eines Schwerlastfahrzeugs kann bis zu 50 Liter Öl enthalten. Ein normales Ölwechselintervall für Schwerlastfahrzeuge kann beispielsweise bei 45000 km liegen. Der Füllstand zwischen Minimum und Maximum kann beispielsweise 8 Liter betragen. Dies bedeutet, dass es erforderlich sein kann, einige Male pro Monat Öl nachzufüllen. Abgesehen von längeren Nachfüllintervallen und längeren Austauschintervallen ist es nicht vorteilhaft, in der Ölwanne ein großes Ölvolumen zu haben.
Andererseits bietet es viele Vorteile, die Gesamtölmenge in der Wanne auf einem Füllstand zu halten, der so niedrig wie möglich ist, ohne dadurch die Schmierung des Motors zu gefährden. Es ist außerdem vorteilhaft, die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Füllstand so klein wie möglich zu halten. Dies hat den Vorteil, dass die Reibungsverluste (Spritzverluste) reduziert werden. Dadurch befindet sich weniger Ölnebel in den Durchblasgasen, was zu einem geringeren Ölverbrauch führt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einer kleineren Ölmenge, jedoch bei dem gleichen Ölreinigungssystem, d. h. Ölpumpe und Ölfilter, die Reinheit des Öls zunimmt, wenn die Anzahl von Malen, während derer die gesamte Ölmenge durch den Ölfilter pro Zeiteinheit hindurchgeht, bei reduziertem Ölvolumen exponentiell zunimmt. Je schneller das Öl gereinigt wird, desto weniger Teilchen befinden sich in dem Öl. Darüber hinaus ist es wesentlich, dass große Teilchen schnell herausgereinigt werden, da ansonsten die großen Teilchen zu kleineren Teilchen zermahlen werden, was die spezifische Gesamtoberfläche der Teilchen erhöht und somit den Verunreinigungsgrad des Öls erhöht. Bei einem hohen Reinigungsgrad kann das Öl so sauber gehalten werden, dass Ölwechselintervalle verlängert werden können. Ein Vorteil einer geringeren Ölmenge besteht darin, dass weniger Öl bei einem Ölwechsel ausgetauscht werden muss. Ein weiterer Vorteil einer geringen Ölmenge in der Ölwanne besteht darin, dass die Ölwanne kleiner gebaut werden kann, was Gewicht einspart. Dies bedeutet auch, dass der Motor kleiner gebaut werden kann, was Raum spart.
Bei einem System nach der Erfindung ist eine normale Wartung auf das Nachfüllen des Ölbehälters begrenzt. Dessen Größe wird so gewählt, dass er nicht sehr häufig nachgefüllt werden muss. Bei einem Volumen von beispielsweise 20 l reicht es, das Öl jeden Monat oder sogar weniger häufig nachzufüllen. Der gesonderte Behälter kann darüber hinaus so ausgelegt und positioniert werden, dass sein Ölstand leicht geprüft und Öl leicht nachgefüllt werden kann. Der Behälter kann auch so ausgelegt werden, dass er leicht austauschbar ist. Der Behälter kann dann eine Vorrichtung aufweisen, die es zulässt, dass Schmiermittel aus dem Behälter nur dann austritt, wenn der Behälter in einem speziellen Halter angeordnet ist.
Wenn bei einer vorteilhaften Ausgestaltung das System nach einer vorgegebenen Zeit nach dem Abschalten des Motors aktiviert wird, wird Öl aus dem Motor abgezogen, d. h. die Ölmenge für den Betrieb des Systems befindet sich in der Wanne. Da das Öl warm ist und somit die Viskosität niedrig ist, ist der Ölfüllstand in der Wanne horizontal und eben. Dies ist besonders wichtig, wenn Öl zu dem Behälter zurückgepumpt wird, um einen vorgegebenen Ölfüllstand zu erreichen. Wenn andererseits das Öl sehr kalt und somit zäh ist, wird nur Öl in der Nähe der Mündung des Füllstandsrohres abgezogen. Dann wird eine Form einer Vertiefung in dem Öl in der Nähe der Mündung des Füllstandsrohrs erzeugt, und es dauert eine lange Zeit, bis der Ölfüllstand über der Ölwanne gleichförmig wird. Es ist deshalb vorteilhaft, dass dieses System bei einem warmen Motor arbeitet.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Nachstehend wird die Erfindung näher unter Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, in denen
1 ein erfindungsgemäßes Nachfüllsystem mit einer Pumpe ist,
2 eine Ventilvorrichtung mit einer Drucküberwachung nach der Erfindung zeigt,
3 ein Hydraulikzylindersystem nach der Erfindung zeigt und
4 ein Hydraulikzylindersystem nach der Erfindung zeigt, das in dem Motor angeordnet ist.
BESCHREIBUNG VON VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die veranschaulichenden Ausführungsformen der Erfindung mit nachstehend beschriebenen Weiterentwicklungen sind nur als Beispiele anzusehen und sollen den Schutzumfang der Patentansprüche nicht in irgendeiner Weise begrenzen. In diesem Zusammenhang ist das Schmiermittel ein mineralisches oder synthetisches Motoröl, kann jedoch auch eine andere Substanz mit ähnlichen Eigenschaften sein.
Die erste, in 1 gezeigte veranschaulichende Ausführungsform eines Systems zum automatischen Nachfüllen von Öl besteht aus einem Behälter 1 für Öl, aus einem Rohr 2, das den Behälter 1 mit der Brennkraftmaschine 4 verbindet, und aus einer Vorrichtung 3 zum Überführen von Öl. Auf der Motorseite ist das Rohr 2 mit einem Füllstandsrohr 5 verbunden, das so angeordnet ist, dass sich seine Mündung 8 in der Ölwanne 6 befindet. Die Höhe der Windung 8 des Füllstandsrohrs bestimmt die optimale Ölfüllstandsgrenze 7 in der Ölwanne 6 für den Motor. Damit ein Ölstand mit einem Ölstandsrohr 5 nach der Erfindung zuverlässig und genau bestimmt werden kann, ist die Mündung 8 des Füllstandsrohrs so angeordnet, dass sein Öffnungsbereich zu dem Boden der Ölwanne hin gerichtet und der Öffnungsbereich parallel zur Öloberfläche in der Ölwanne 6 ist. Es kann deshalb erforderlich sein, die Positionierung der Mündung 8 des Füllstandsrohrs abhängig davon anzupassen, welche Lage der Motor, wenn er montiert ist, hat. Es ist vorteilhaft, wenn die Mündung 8 des Füllstandsrohrs zentral in der Wanne 6 angeordnet ist.
Bei der ersten veranschaulichenden Ausführungsform kann die Vorrichtung 3 eine Pumpe sein, die elektrisch, hydraulisch, durch Luft oder einen Treibriemen über das Schwungrad angetrieben wird. Es ist möglich, die Pumpe mit einem elektrischen Signal aus einer Steuereinheit (nicht gezeigt) zu steuern. Vorteilhafterweise verwendet man eine elektrisch angetriebene Zahnradpumpe. Die Steuereinheit kann entweder eine spezielle Steuereinheit, die nur für die Pumpensteuerung angepasst ist, oder eine Steuereinheit auf Prozessorbasis mit einer geeigneten Software sein. Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit der Pumpe in eine der vorhandenen Steuereinheiten des Fahrzeugs integriert.
In diesem Fall ist das System für ein Nachfüllen von verbrauchtem Öl angepasst, nachdem der Motor nach einem Antriebseinsatz abgeschaltet ist. Wenn der Motor abgeschaltet worden ist, wartet das System eine geeignete Zeit, um zu ermöglichen, dass Öl aus dem Motor abläuft, so dass das ganze Öl in der Wanne 6 vorhanden ist. Diese Zeit kann in der Größenordnung von Minuten liegen, wobei eine geeignete Zeitverzögerung beispielsweise eine Minute ist. Danach wird Öl aus dem Behälter 1 zur Ölpumpe 6 gepumpt. Die Ölmenge, die zu der Wanne 6 gepumpt wird, wird durch die Größe der Pumpe 3 und die Zeit bestimmt, während der die Pumpe 3 arbeitet. Die Viskosität des Öls beeinflusst die pro Zeiteinheit gepumpte Ölmenge ebenfalls.
Die zur Wanne 6 gepumpte Ölmenge kann auf verschiedene Weise bestimmt werden.
Bei einer ersten veranschaulichenden Ausgestaltung wird eine Ölmenge, die größer als die maximale Ölmenge ist, die während eines Antriebseinsatzes verbraucht wird, in die Wanne 6 gepumpt. Dies kann dadurch bewirkt werden, dass die Pumpe 3 über eine Zeit (T_in) pumpt, die der Ölmenge bei einer gegebenen Außentemperatur entspricht. Dadurch wird gewährleistet, dass der Ölstand nach einem Nachfüllen immer über dem vorgegebenen Stand 7 liegt.
Ein normaler Fahreinsatz kann zwischen Minuten für ein Lieferfahrzeug und in manchen Fällen bis zu mehr als 20 Stunden, beispielsweise bei Holzlastern oder Baufahrzeuge, variieren. Dies bedeutet, dass der Ölverbrauch während eines normalen Fahreinsatzes kaum 1 Liter überschreitet.
Wenn ein Nachfüllen von Öl erfolgt ist, saugt das System Öl zurück zum Behälter 1. Bei einer ersten veranschaulichenden Ausgestaltung ist die Pumpe 3 so ausgeführt, dass sie Öl über eine Zeit (T_out) ansaugt, die die Zeit T_in überschreitet, während der das Öl in die Wanne 6 gepumpt wurde. T_out ist ein vorgegebener Faktor, der größer als T_in ist, beispielsweise ist es um 10 bis 40% größer. Wenn das Öl in der Wanne 6 die Mündung 8 des Füllstandsrohrs erreicht, d. h. wenn der optimale Ölstand 7 erreicht worden ist, beginnt die Pumpe 3, Luft anzusaugen. Es ist dann gewährleistet, dass der optimale vorgegebene Ölstand 7 immer erreicht ist.
Bei einer Weiterentwicklung wird der Ölverbrauch während des Fahreinsatzes berechnet, um zu der Ölmenge zu kommen, die für das Nachfüllen erforderlich ist. Der Ölverbrauch ist vorzugsweise eine Funktion des Kraftstoffverbrauchs. Andere Parameter, die den Ölverbrauch beeinflussen können, sind die Fahrdistanz, die Gesamtzahl der Motorumdrehungen, die Betriebszeit, die Last und die Anzahl der Starts. Wenn diese Parameter in einer der Steuereinhei ten des Fahrzeugs verfügbar sind, können sie dazu verwendet werden, den Ölverbrauch während des Fahreinsatzes zu berechnen. Im Falle von kurzen Fahreinsätzen ist es darüber hinaus möglich, Informationen aus vorhergehenden Fahreinsätzen aufzubewahren, so dass der Nachfüllvorgang nicht öfter als erforderlich ausgeführt zu werden braucht, beispielsweise nicht häufiger als ein akkumulierter berechneter Verbrauch von beispielsweise 0,5 Liter. Andere Parameter, die die Steuereinheit zum Steuern der Pumpe benötigen kann, sind beispielsweise die Außentemperatur und die Motortemperatur.
Durch Verwendung von einem oder mehreren dieser Parameter als Basis kann die Steuereinheit den angenäherten Ölverbrauch berechnen. Die Steuereinheit kann veranlassen, dass die Pumpe 3 eine Ölmenge in die Wanne 6 pumpt, die diese berechnete Ölmenge um einen geeigneten Faktor, beispielsweise 10%, überschreitet. Die Ölmenge, die dann zum Behälter 1 zurückgepumpt wird, ist dann in geeigneter Weise beschränkt.
Bei einer Weiterentwicklung wird eine Vorrichtung verwendet, um zu erfassen, wann Öl zurück zum Behälter gepumpt wird.
Bei einer Weiterentwicklung wird der elektrische Strom zur Pumpe 3 gemessen. Wenn die Pumpe 3 Öl pumpt, läuft sie relativ schwer, und der Stromverbrauch ist relativ hoch. Wenn die Pumpe 3 Luft zu pumpen beginnt, läuft sie wesentlich leichter, und der Stromverbrauch ist geringer. Dies gilt sowohl dann, wenn die Pumpe 3 Öl zur Wanne 6 pumpt, als auch dann, wenn sie Öl zum Behälter 1 pumpt. Die Steuereinheit überwacht das Stromsignal und kann auf diese Weise erfassen, ob die Pumpe 3 Öl pumpt oder nicht. Die Steuereinheit kann diese Information beispielsweise zum Steuern der Pumpe 3 und/oder zum Senden einer Nachricht an eine Bedienungsperson verwenden. Die Steuereinheit kann beispielsweise die Pumpe 3 abschalten oder umsteuern. Die Nachricht an die Bedienungsperson kann beispielsweise sein, dass das Nachfüllen von Öl erfolgt ist oder nicht.
Bei einer Weiterentwicklung besteht die Vorrichtung zum Erfassen, ob Öl zum Behälter 1 gepumpt wird, gemäß 2 aus einer Ventilvorrichtung 10. Die Vorrichtung ist in dem Behälter 1 installiert und besteht aus einem ersten Ventil 11, das öffnet, wenn die Pumpe 3 Öl zur Wanne 6 pumpt (vergleiche 1), aus einem zweiten Ventil 12, das öffnet, wenn der Druck in einem Hohlraum 15 einen bestimmten Wert, beispielsweise 0,5 bar, überschreitet, und aus einem billigen Drucküberwacher 13 mit einem Betriebswert, der höher ist als der Öffnungsdruck des Ventils 12. Wenn Luft durch die Pumpe 3 zurückgepumpt wird, tritt die Luft aus einer Luftöffnung (nicht gezeigt) aus. Die Luftöffnung ist so bemessen, dass der Druck in dem Hohlraum 15 niemals größer als der Betriebsdruck des Drucküberwachers 13 und der Öffnungsdruck des zweiten Ventils 12 wird, wenn Luft gepumpt wird. Wenn Öl zurück zur Pumpe 3 gepumpt wird, steigt der Druck in dem Hohlraum 15 an, da Öl aus der Luftöffnung nicht ausreichend schnell austreten kann. Der Drucküberwacher 13 schließt dann und sendet ein Signal an die Steuereinheit. Die Steuereinheit kann dieses Signal beispielsweise zum Steuern der Pumpe 3 und/oder zum Senden einer Nachricht an die Bedienungsperson verwenden. Die Steuereinheit kann beispielsweise die Pumpe 3 abschalten oder umsteuern. Die Nachricht an die Bedienungsperson kann beispielsweise sein, dass das Nachfüllen von Öl erfolgt ist oder nicht.
Beim Zurückpumpen, d. h. wenn die Pumpe 3 so umgesteuert worden ist, dass Öl oder Luft aus der Wanne 6 zum Behälter 1 gepumpt wird, wird zuerst das Öl in dem Rohr 2 zurückgepumpt, wonach entweder Öl oder Luft gepumpt wird. Wenn der Ölstand in der Wanne den gewünschten Stand 7 überschreitet, d. h. wenn der Ölstand in der Wanne 6 höher als die Mündung 8 des Füllstandsrohrs liegt, wird Öl zurückgepumpt. Dies geht weiter, bis der Ölstand auf den Stand der Mündung 6 des Füllstandsrohrs gefallen ist. Dann wird Luft in das Füllstandsrohr 5 gesaugt, und die Luft wird dadurch zum Behälter 1 zurückgepumpt. Das Steuersystem kann dies für eine Erfassung benutzen, ob altes Öl aus der Wanne 6 zum Behälter 1 zurückgepumpt wird. Wenn das Steuersystem die Pumpe 3 umgesteuert hat, wartet es während einer Zeit, die der Zeit entspricht, die benötigt wird, um das Öl in dem Rohr 2 zwischen dem Behälter 1 und der Wanne 6 zurückzupumpen. Nach dieser Wartezeit prüft das Steuersystem, ob noch Öl gepumpt wird. Wenn dies der Fall ist, ist dies Öl aus der Wanne 6 (altes Öl), das zurückgepumpt wird. Das Steuersystem kann diese Information dazu verwenden, die Pumpe 3 abzuschalten und somit zu verhindern, dass altes Öl zum Behälter 1 zurückgepumpt wird.
Dies wird wiederholt, bis die ganze Ölmenge eingepumpt ist. Der Vorteil des Pumpens von Öl über eine Anzahl von Zyklen besteht darin, dass die Menge an altem Öl, die zu dem Behälter zurückgepumpt wird, verringert wird. Dadurch wird ein Untermischen von altem Öl in dem Ölbehälter verringert.
Bei einer Weiterentwicklung wird die Ölmenge für das Nachfüllen in eine Anzahl von Teilmengen unterteilt. Eine geeignete Anzahl können beispielsweise 2 bis 10 Teilmengen sein. Die erste Teilmenge wird durch die Pumpe dadurch eingepumpt, dass die Pumpe während eines Teilzeitintervalls pumpt. Dann wird die Pumpe umgesteuert, und die Steuereinheit erfasst, ob altes Öl zu dem Behälter 1 zurückgepumpt wird. Wenn kein altes Öl zurückgepumpt wird, wird der Nachfüllvorgang mit einer anderen Teilmenge wiederholt, bis die Vorrichtung erfasst, dass altes Öl zum Behälter 1 zurückgepumpt wird, wonach der Nachfüllvorgang unterbrochen wird. In diesem Fall wird insgesamt kein altes Öl zum Behälter 1 zurückgepumpt, und darüber hinaus ist die Menge von Extra-Öl in der Wanne 6, die nicht zurückgepumpt wird, vernachlässigbar klein.
Bei einer Weiterentwicklung kann das System erfassen, ob der Ölbehälter 1 leer ist. Wenn das System, nachdem die ganze berechnete Ölnachfüllung erfolgt ist, kein Signal empfangen hat, das Öl zurückgepumpt worden ist, kann das System beispielsweise so ausgestaltet werden, dass ein anderer Nachfüllvorgang erfolgt. Wenn auch nach diesem Nachfüllvorgang das System kein Signal empfangen hat, dass die Pumpe 3 Öl zurückgepumpt hat, ist es wahrscheinlich, dass der Behälter 1 leer ist, d. h. ein ausreichendes Nachfüllen von Öl nicht erfolgen konnte. Dann kann eine Fehlernachricht von der Steuereinheit entweder so erzeugt werden, dass der Fahrer daran erinnert wird, dass ein Nachfüllen von Öl erforderlich ist, oder dass das Ölsystem kontrolliert werden muss.
Eine andere Art der Erfassung, ob das Öl in dem Behälter 1 aufgebraucht worden ist, besteht darin, einen Ölstandsmonitor zu verwenden, der in dem Behälter 1 angeordnet ist. Wenn der Ölstandsmonitor nicht in der Ölwanne 6, sondern außerhalb des Motors angeordnet ist, kann er eine einfache billige Bauweise haben.
Bei einer Weiterentwicklung gibt es eine spezielle Service-Position in dem Steuersystem, die das kontinuierliche Pumpen aus dem Behälter 1 zur Wanne 6 erlaubt. Die Service-Position kann beispielsweise durch einen speziellen Programmcode oder durch einen Schalter gewählt werden. Diese Service-Position wird dann benutzt, wenn das Öl gewechselt wird. Das Öl kann dann in den Behälter 1 gefüllt und zur Wanne 6 durch die Pumpe 3 überführt werden. Vorteilhafterweise wird ein spezieller externer Ölbehälter verwendet, der die gesamte Ölmenge für das Nachfüllen enthält. In diesem Fall braucht der Ölstand in der Wanne 6 nicht überwacht zu werden. Ein anderer Weg besteht darin, dass das Steuersystem Öl über eine längere Zeit zupumpt, beispielsweise entsprechend 3 Liter. Dann wird die Pumpe umgesteuert. Wenn das Steuersystem erfasst, dass Luft zurückgesaugt wird, wird das Nachfüllen wiederholt. Dies wird wiederholt, bis das Steuersystem erfasst, dass Öl zurückgepumpt wird. Das Steuersystem kehrt dann in seine Normalposition für eine Feineinstellung des Ölstands zurück.
Bei einer zweiten veranschaulichenden Ausführungsform besteht gemäß 3 das System zum Nachfüllen von Öl nach der Erfindung aus einem hydraulischen Zylindersystem, das außerhalb des Motors angeordnet ist. Das Zylindersystem 20 hat drei Kammern A, B und C. Wenn der Motor angelassen wird, wird die dritte Kammer C mit Öl aus dem Motor über ein erstes Rohr 22 gefüllt. Dies geht vor sich, wenn der Öldruck in dem Motor größer als der Federdruck einer Feder 25 ist. Dies erfolgt langsam über einen Drosselpunkt 21. Gleichzeitig wird die zweite Kammer B, die Öl enthält, das aus dem Motor in einem vorherigen Zyklus abgesaugt worden ist, über ein zweites Rohr 23 zum Behälter 1 entleert. Gleichzeitig wird die erste Kammer A mit Öl aus dem Behälter 1 über ein drittes Rohr 24 gefüllt.
Wenn der Motor abgeschaltet ist, verschwindet der Öldruck des Motors aus der dritten Kammer C über den Drosselpunkt 21. Die Feder 25 drückt dann einen Kolben 26 zurück. Der Inhalt der ersten Kammer A wird über ein viertes Rohr 27 zur Wanne 6 entleert. Gleichzeitig saugt die zweite Kammer B über ein fünftes Rohr 28 Überschussöl aus der Wanne 6 über das Füllstandsrohr 29 ab. Wenn der Ölstand die Mündung 30 des Füllstandsrohrs erreicht, zieht die zweite Kammer B Luft statt Öl. Dann ist gewährleistet, dass der Ölstand in der Pumpe 6 einem vorgegebenen optimalen Ölstand 7 entspricht.
Das Volumen der ersten Kammer A sollte größer als der maximale Ölverbrauch während eines Fahreinsatzes sein. Ein Fahreinsatz kann zwischen Minuten für ein Lieferfahrzeug und in manchen Fällen mehr als 20 Stunden beispielsweise bei Holzlastern oder Baufahrzeugen variieren. Das Volumen der ersten Kammer A wird deshalb geeignet, beispielsweise zu 0,5 bis 1,0 Liter, ausgewählt. Das Volumen der zweiten Kammer B sollte größer als das der ersten Kammer A sein, beispielsweise um 20% größer. Das Volumen der dritten Kammer C wird geeignet ausgewählt, beispielsweise zu 0,1 bis 0,2 Liter.
Bei einer Weiterentwicklung ist gemäß 4 das hydraulische Zylindersystem 20 innerhalb der Brennkraftmaschine angeordnet. Da die Arbeitsweise des hydraulischen Zylindersystems 20 vorstehend und anhand von 3 im Einzelnen beschrieben ist, werden hier nur die Anschlüsse an das Zylindersystem 20 beschrieben. Wenn der Motor angelassen wird, wird die dritte Kammer C mit Öl aus dem Motor über ein erstes Rohr 22 gefüllt. Gleichzeitig wird das Öl der zweiten Kammer B über ein zweites Rohr 23 zum Behälter 1 entleert. Zur gleichen Zeit wird die erste Kammer A mit Öl aus dem Behälter 1 über ein drittes Rohr 24 gefüllt. Wenn der Motor abgeschaltet wird, wird der Inhalt der ersten Kammer A über ein viertes Rohr 27 zur Wanne 6 entleert. Gleichzeitig zieht die zweite Kammer B Überschussöl aus der Wanne 6 über das Füllstandsrohr 29 ab. Wenn der Ölstand 7 die Mündung 30 des Füllstandsrohrs erreicht, zieht die zweite Kammer B Luft anstatt Öl. Dann ist gewährleistet, dass der vorgegebene optimale Ölstand 7 erreicht ist.
Ein Vorteil davon besteht darin, dass das Zylindersystem 20 während des Fahrens so aufgewärmt wird, dass das Öl in der ersten Kammer A und der zweiten Kammer B erwärmt ist und somit eine niedrige Viskosität hat. Der Rohrverlauf ist weiter vereinfacht und somit billiger.
Eine erste veranschaulichende Ausgestaltung des Verfahrens zum Nachfüllen von Öl bei einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung weist die Schritte auf, mehr Öl als erforderlich nachzufüllen und dann überschüssiges Öl über ein Füllstandsrohr abzuziehen. Dies hat den Vorteil, dass das Verfahren gewährleistet, dass der Motor einen optimalen Ölstand jedes Mal dann hat, wenn das Verfahren durchgeführt wird.
Bei einer Weiterentwicklung des Verfahrens werden diese Schritte ausgeführt, nachdem der Motor gestoppt worden ist. Dies hat den Vorteil, dass das Fahrzeug für die nächste Fahrt bereit ist, wenn es gestartet wird. Wenn Öl fehlen oder irgendein anderer Defekt vorliegen sollte, ist der Fahrer darüber direkt informiert und hat somit mehr Zeit, sich mit dem Problem zu beschäftigen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Öl heiß ist und somit eine niedrige Viskosität hat, was eine wiederholbare Ölstandseinstellung gewährleistet.
Bei einer Weiterentwicklung werden diese Schritte in einer Anzahl von Zyklen ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Ölmenge, die zum Behälter zurückgepumpt wird, minimiert werden kann.
Bei einer Weiterentwicklung weist das Verfahren auch den Schritt auf, zu erfassen, dass das Nachfüllen von Öl erfolgt und/oder dass ein Nachfüllen mit einer ausreichenden Ölmenge erfolgt ist.
Bei einer Weiterentwicklung weist das Verfahren auch den Schritt auf, einer Bedienungsperson eine Nachricht bezüglich dahingehend zu schicken, dass das Nachfüllen von Öl ausgeführt wird.
Die Erfindung soll nicht auf die vorstehend beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt sein, vielmehr ist eine Anzahl weiterer Varianten und Modifizierungen innerhalb des Rahmens der nachstehenden Patentansprüche möglich. Das System kann beispielsweise zum Steuern des Flüssigkeitsfüllstands in einem Behälter mit insgesamt irgendeiner verbrauchbaren Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Kühlmittel oder Hydrauliköl, verwendet werden.

Claims

System zum automatischen Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine (4), deren Schmiermittelwanne (6) einen vorgegebenen Schmiermittelfüllstand (7) hat, wobei das System – einen Schmiermittelbehälter (1), der mit der Brennkraftmaschine (4) verbunden ist, und – eine Vorrichtung (3; 20) zum Überführen von Schmiermittel zwischen dem Behälter (1) und der Schmiermittelwanne (6) aufweist, – wobei in der Brennkraftmaschine (4) ein mit dem Behälter (1) verbundenes Füllstandsrohr (5; 29) angeordnet ist, dessen Mündung (8; 30) auf dem Niveau des vorgegebenen Schmiermittelfüllstands (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Vorrichtung (3; 20) zum Überführen von Schmiermittel eine umsteuerbare Pumpe aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie Schmiermittel sowohl vom Behälter (1) zur Brennkraftmaschine (4) als auch von der Brennkraftmaschine (4) zum Behälter (1) überführt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung nach dem Abstellen des Motors aktiviert wird.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) elektrisch antreibbar ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) von einer Steuereinheit gesteuert wird, deren Steuersignal eine Funktion von wenigstens einem der folgenden Parameter ist: Kraftstoffverbrauch, Fahrdistanz, Motorumdrehungsgesamtzahl, Anzahl der Starts, berechneter Gesamtölverbrauch, Außentemperatur oder Motortemperatur, und dass das Steuersignal vorzugsweise eine Funktion des Kraftstoffverbrauchs oder des Kraftstoffverbrauchs in Kombination mit einem oder mehreren der anderen Parameter ist.
System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Messvorrichtung aufweist, die erfassen kann, ob gerade Schmiermittel von der Brennkraftmaschine zum Behälter und/oder vom Behälter zur Brennkraftmaschine überführt wird.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung aus einem Druckmonitor (13) und/oder einem Stromdetektor besteht.
System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung von Schmiermittel in mehr als einem Zyklus erfolgt.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es, nachdem eine vorgegebene Anzahl von Zyklen gepumpt wurde, ohne dass eine Überführung von Schmiermittel erfasst wurde, ein Nachrichtensignal erzeugt.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Nachfüllen von Schmiermittel für die Brennkraftmaschine eine Bedienungsstelle hat.
Verfahren zum Nachfüllen von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine, welches die Schritte aufweist: – Nachfüllen von Schmiermittel, das aus einem Behälter kommt, wobei eine Menge zum Einsatz kommt, die größer als erforderlich ist und – überschüssiges Schmiermittel über ein Füllstandsrohr zu dem Behälter abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, – dass das Verfahren nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung nach dem Abstellen des Motors unter Verwendung einer umsteuerbaren Pumpe ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es auch den Schritt aufweist: – Erfassen, dass ein Nachfüllen von Schmiermittel vor sich geht.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination der Schritte mehrere Male in Folge ausgeführt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es auch den Schritt aufweist: – Erfassen, dass ein Nachfüllen mit einer ausreichenden Schmiermittelmenge erfolgt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Steuersystem erfasst hat, dass ein Nachfüllen mit Schmiermitteln nicht erfolgt ist und/oder dass ein Nachfüllen mit einer ausreichenden Schmiermittelmenge nicht erfolgt ist, es auch den Schritt aufweist: – Senden einer Nachricht über das Steuersystem zu einer Bedienungsperson.