NL8902235A - Olieniveau-regelaar. - Google Patents

Description

Olieniveau-regelaar

De uitvinding heeft betrekking op een olieniveau-regelaar voor een verbrandingsmotor, zoals omschreven in de aanhef van conclusie 1.

Een soortgelijke inrichting is bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0.161.225 A2. De in deze publikatie beschreven inrichting voor het handhaven van een constant smeerolieniveau in het carter van een inwendige verbrandingsmotor is voorzien van een in de omsloten ruimte aangebrachte afsluitinrichting welke bestuurd wordt op gebruikelijke wijze door een vlotter. Hoewel deze inrichting eenvoudig van constructie is, blijft hij, evenals eerdere soortgelijke inrichtingen, gevoelig voor trillingen ten gevolge van de noodzakelijkerwijze lichte constructie van de vlotter. Verder meet de inrichting het smeerolieniveau ook in bedrijf van de motor, zodat op de motor werkende versnellingen en vertragingen een vervalst signaal kunnen veroorzaken, waardoor er gemakkelijk in het bijzonder een te hoog smeerolieniveau in het carter kan ontstaan.

Onder behoud van de voordelen van de bekende constructie, zoals de toepassing van een kleine omsloten meetruimte in communicerende verbinding met de olie in het motorcarter, waarin de niveaumeetinrichting aangebracht is, beoogt de uitvinding de nadelen weg te nemen en een veel betrouwbaardere inrichting te verschaffen, gebaseerd op een veiliger besturingssysteem.

De in de aanhef van conclusie 1 omschreven olieniveauregelaar wordt nu volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat - de afsluitinrichting op afstand elektrisch bedienbaar is, - de niveau-meetinrichting als sensor is uitgevoerd voor het afgeven van een elektrisch signaal (correct, te laag), - er voor de besturing van de afsluitinrichting een besturingsinrich-ting, zoals een processor, aangebracht is, welke een voedingsingang, en ten minste een ingang voor het signaal van de sensor en van het contactslot van de motor, en een uitgang naar de afsluitinrichting heeft en geprogrammeerd is om uitsluitend bij (nog) stilstaande motor, na het plaatsen van het contactslot in een eerste positie, het olieniveau te meten, en a) indien "correct", vervolgens het contactslot vrij te geven gedurende een voorafbepaalde periode, zodat de motor, zonodig herhaaldelijk, gestart kan worden door het contactslot in een tweede positie te plaatsen, of b) indien "te laag", de afsluitinrichting gedurende een voorafbepaalde periode te openen, om een bepaalde hoeveelheid olie naar het carter toe te laten, vervolgens het olieniveau opnieuw te meten, en indien "correct", de tweede- of start-positie van het contactslot vrij te geven.

Volgens de uitvinding is de niveaumeetinrichting, aangebracht in de meetruimte, uitgevoerd als sensor voor het afgeven van een elektrisch signaal. Een dergelijke sensor van een type zonder bewegende delen is op zich bekend en bekend is eveneens zijn grote betrouwbaarheid en ongevoeligheid voor trillingen en andere versnellingen en vertragingen. De afsluitinrichting is op afstand elektrisch bedienbaar en wordt door een afzonderlijke besturingsinrichting bestuurd aan de hand van het door de niveaumeetinrichting afgegeven elektrische signaal. Daarnaast wordt een wezenlijk deel van de uitvinding gevormd door de programmering van de besturingsinrichting in de vorm van een processor. Alvorens de start-beveiliging vrij te geven via het contactslot, wordt eerst het olieniveau gepeild en zonodig een afgepaste hoeveelheid smeerolie via de afsluitinrichting ingebracht. Hierdoor wordt voorkomen dat bij een te laag smeerolieniveau de motor gestart kan worden. Doordat het controleren en navullen uitsluitend plaatsvindt bij stilstand van de motor, zijn navul-fouten als gevolg van bewegingen van de motor of van het voertuig of vaartuig waar de motor in gemonteerd is, normaliter uitgesloten.

De smeerolie kan vanuit de navulhouder bijvoorbeeld onder invloed van de zwaartekracht naar het carter stromen gedurende de voorafbepaalde periode dat de afsluitinrichting geopend is. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding echter wordt de afsluitinrichting gevormd door een door een elektromotor aangedreven pomp welke bij stilstand als afsluiter fungeert, doch aangedreven in veel kortere tijd de afgepaste smeeroliehoeveelheid naar het carter transporteert. Mede vanwege de eenvoudige bouw, de gemakkelijke verkrijgbaarheid en de goede afsluitende werking bij stilstand, wordt bij voorkeur hiervoor een tandwielpomp gebruikt. Een bijkomend voordeel bestaat daaruit, dat elk nagevuld volume in hoofdzaak constant is, en dat de navulhouder op een willekeurige hoogte en op afstand van het carter aangebracht kan worden. Bij toepassing van een elektrisch aangedreven pomp als afsluitinrichting kan de navulolie op iedere willekeurige plaats in een smeerolieruimte van de motor of in het carter toegevoerd worden. Het aantal leidingen kan echter beperkt worden en de nauwkeurigheid van niveaumeting bevorderd worden, wanneer de pomp het navulvolume aflevert in de omsloten meetruimte. Opdat, vooral bij koude smeerolie, de olieniveaus in de meetruimte en in het carter spoedig na het navullen weer gelijk zullen zijn, is het aan te bevelen de verbindingsleiding tussen de meetruimte en het carter voldoende ruim te bemeten.

Volgens een aantal in de volgconclusies omschreven voorkeursuitvoeringsvormen, in het bijzonder van de programmering van de besturingspro-cessor, wordt er automatisch een tweede volume nagevuld indien het niveau na de eerste keer navullen nog niet correct was. Omdat het in de praktijk nagenoeg nooit zal voorkomen dat meer dan twee navullingen nodig zijn, anders dan bij het optreden van een ernstige afwijking, zoals gebrek aan navulolie, beschadigde leidingen en dergelijke, is het gewenst om een alarmsignaal te geven indien na de tweede navulling het niveau nog steeds te laag is. In dat geval kan de motordrijver manueel de smeerolie peilen en/of het defect signaleren. Tevens is er een nood-schakelaar met verbreekverzegeling aangebracht, met behulp waarvan de motor toch gestart kan worden.

Verder is het gewenst de besturingsprocessor van een zelf-controle-programma te voorzien, dat op bekende wijze in zeer korte tijd zichzelf controleert alvorens met de cyclus te beginnen. Uiteraard wordt bij een defect een passend signaal gegeven.

Omdat de viskositeit van smeerolie sterk afhankelijk is van de temperatuur, kan het onder omstandigheden gewenst zijn om de navulperiode te verlengen bij afgenomen of dalende temperatuur, en omgekeerd, opdat er telkens een in hoofdzaak constant olievolume nagevuld wordt. Daartoe is de installatie van een temperatuursensor voorzien, bij voorkeur aangebracht in of nabij de navulhouder, welke een signaal afgeeft aan de processor.

Op een op zich bekende wijze kan de processor verder voorzien zijn van een geheugen dat het aantal malen oliepeilen, navullen, het niveau in de navulhouder en/of de bediening van de noodschakelaar in het geheugen opslaat en later via een poort kan afgeven voor uitlezing. Bij voorkeur is die opslag en poort serieel uitgevoerd.

Ten slotte kan het, in het bijzonder bij wegvoertuigen, voorkomen dat, ondanks stilstand van de motor, deze onder een zodanige hellings-hoek stilstaat, dat de aflezing in de meetruimte via de communicerende verbinding met het carter, een onjuist signaal teweeg zou brengen. Een dergelijke hoek kan circa 15° bedragen voor wegvoertuigen, en wel in elke willekeurige richting ten opzichte van het horizontale vlak. In dat geval zal een afzonderlijk aangebrachte hellingshoeksensor een signaal geven dat de startblokkering en zodoende het navulproces tijdelijk overbrugt .

Verder kan ook de navulhouder van een niveausensor voorzien zijn, van welke het signaal eveneens naar de processor wordt geleid. Ten slotte is het gewenst om de meetruimte van een ontluchtingsleiding lopende naar het klepdeksel van de motor te voorzien, opdat de communicerende verbinding met het carter niet verstoord kan worden door mogelijke drukverschillen boven de niveaus.

Aan de hand van de onderstaande beschrijving van de bijgevoegde figuur van een voorkeursuitvoering van de olieniveauregelaar volgens de uitvinding wordt deze als voorbeeld toegelicht.

Als hoofdcomponent is met 1 de verbrandingsmotor aangeduid, met 2 zijn startmotor, met 3 zijn accu en met 4 zijn contactslot. Met 5 is de smeerolie-navulhouder aangeduid en met 6 een afsluitinrichting in de vorm van een tandwielpomp. 7 verwijst naar de omsloten meetruimte, terwijl met 8 een processor is aangegeven en met 9 een display. In de tekening zijn een aantal smeerolie- en andere leidingen weergegeven, benevens elektrische verbindingen, welke alle voor zichzelf spreken. Slechts voorzover zij van belang zijn in verband met de uitvinding zullen zij onderstaand apart genoemd worden.

De motor 1 is voorzien van een carter 12 waarin zich smeerolie 13 bevindt tot aan een niveau 14. Aan de bovenzijde van de motor is schematisch een klepdeksel 15 weergegeven. De motor is op niet nader weergegeven doch bekende wijze elastisch opgesteld in bijvoorbeeld het chassis van een voertuig. Hij kan derhalve relatieve bewegingen uitvoeren ten opzichte van het chassis.

Op gebruikelijke wijze is de motor voorzien van een schematisch weergegeven elektrische startmotor 2, welke gevoed wordt door een op het chassis geplaatste accu 3. Op bekende wijze wordt de motor gestart met behulp van een contactslot 4 dat wederom op bekende wijze voorzien is van meerdere posities voor de contactsleutel welke alle bestemd zijn voor specifieke functies. Hierop behoeft niet verder ingegaan te worden, behalve voorzover het van belang is in verband met de uitvinding.

Op een geschikte plaats in het voertuig is de houder 5 voor navul-olie op het chassis gemonteerd en kan ter bepaling van de grootte een inhoud hebben van circa 15 liter in het geval van een zware vrachtwagen of grote bus. Hij is voorzien van een vuldop 51 en een afvoeraansluiting 52.

De afsluitinrichting 6 in de vorm van een elektrisch aangedreven tandwielpomp bestaat uit een elektromotor 61 welke geplaatst is op de erdoor aangedreven tandwielpomp 62. De tandwielpomp heeft een zuigaan--sluiting 63 en een persaansluiting 64. Ook deze pomp wordt bij voorkeur vast aan het chassis gemonteerd, en bij voorkeur in de nabijheid van de motor 1. De elektrische voeding vindt plaats via een elektrische leiding 65.

De meetruimte 7 staat via een verbindingsleiding 71 in open verbinding met het carter 12 van de motor. Volgens het principe van de communicerende vaten dient er in de meetruimte 7 eenzelfde smeerolieniveau 74 aanwezig te zijn als het niveau 14 in het carter 12. Daartoe dient de meetruimte 7 met niet weergegeven middelen op de juiste hoogte ten opzichte van de motor gemonteerd te worden. Teneinde de invloed van geringe hellingstanden van de motor ten opzichte van het horizontale vlak zoveel mogelijk uit te sluiten, dient het meetvat 7 zo dicht mogelijk bij de motor geplaatst te worden. Daartoe is het mogelijk om het meetvat 7 rechtstreeks aan de motor te monteren. Dit heeft echter het nadeel dat de sensor 73 welke in het meetvat gemonteerd is, onderworpen wordt aan de trillingen van een in bedrijf zijnde motor. Het is derhalve eveneens mogelijk om de meetruimte 7 in de nabijheid van de motor aan het chassis te monteren. In dat geval dient de smeerolieleiding 71 flexibel uitgevoerd te worden. Ten einde de communicerende werking zo min mogelijk te verstoren, is het gewenst om de druk in beide ruimten boven de olie-niveaus 14 respectievelijk 74 onder alle omstandigheden gelijk te houden. Daartoe is de meetruimte 7 boven het olieniveau 74 via een verbinding 75 en een leiding 76 verbonden in een punt 16 met de bovenzijde van het inwendige van het klepdeksel 15 van de motor 1. Zonodig dient deze leiding uiteraard ook flexibel uitgevoerd te worden.

In de tekening bereikt de navulsmeerolie uit de navulhouder 5 het carter 12 via een eerste leidingstuk 53 dat de verbinding vormt tussen de navulhouder 5 en de aanzuigaansluiting 63 van de tandwielpomp 6. Vanaf de persaansluiting van de pomp 64 loopt een leiding 66 naar de meetruimte 7 en vandaar via de communicatieleiding 71 naar het carter 12. Dit verloop van de leidingen wordt bij voorkeur toegepast omdat de meetruimte 7 en de sensor 73 hierdoor uitsluitend met verse, schone en niet verzuurde smeerolie in aanraking komen. Immers, het verbruik aan smeerolie vindt normaliter uitsluitend plaats in de motor, zodat de smeer-oliestromingsrichting altijd van de navulhouder 5 naar het carter 12 plaatsvindt. De leiding 71 is derhalve ook altijd gevuld met verse smeerolie. Slechts bij het aannemen van aanzienlijke hellingen door het voertuig, in de tekening bij een overhelling naar links, zal er smeerolie uit het carter 12 via de leiding 71 naar de meetruimte 7 stromen. Het volume van de meetruimte 7 is echter zo gering, dat er slechts schone en verse smeerolie uit de leiding 71 naar de meetruimté 7 stroomt, zodat die ook onder deze omstandigheden inwendig schoon blijft. Een verder voordeel van deze uitvoering is het feit dat er zich slechts één smeerolievoerende leiding, namelijk de leiding 71, bevindt tussen het carter 12 op de trillende motor en het chassis. Een klein nadeel bestaat daaruit dat het, vooral bij extreem lage temperaturen, enige tijd vraagt na een navuloperatie, om het olieniveau 74 in de meetruimte 7 gelijk te laten worden aan het niveau 14 in het carter 2.

Het zal echter duidelijk zijn dat het evenzo mogelijk is om de leiding 66, komende van de persaansluiting van de pomp 6, rechtstreeks naar het carter 12 te leiden. Omdat de communicerende verbinding 71 in elk geval moet blijven bestaan, betekent dit dat er dan twee leidingen, namelijk 66 en 71, van het chassis naar het carter dienen te lopen. Een groot nadeel hiervan is verder dat bij navulling rechtstreeks aan het carter 12, gebruikte smeerolie via de leiding 71 naar de meetruimte 7 kan stromen.

Hoewel de bovenbeschreven uitvoeringsvorm met de pomp de voorkeur verdient, is het echter ook mogelijk de pomp te vervangen door een elektromagnetisch bediende afsluiter. In dat geval dient de navulhouder 5 voldoende hoog boven het carter 12 geplaatst te worden, zodat door de zwaartekracht bij geopende afsluiter 6' smeerolie naar het carter 12 kan stromen. In dit verband zij er nog op gewezen dat de afgebeelde uitvoering ook daarom de voorkeur verdient, omdat zowel de navulhouder 5 als de pomp 6 op willekeurige plaats en hoogte in het voertuig aangebracht kunnen worden.

Met 8 is de besturingsinrichting in de vorm van een processor aangeduid, welke zijn voeding ontvangt van de accu 3. Hij ontvangt verder ingangssignalen van het contactslot 4, van de niveausensor 73, en van een eventueel op de navulhouder 5 aangebrachte niveausensor 54. De daarvoor benodigde elektrische leidingen zijn schematisch weergegeven en behoeven geen nadere uitleg. Verder is de processor 8 via een kabel 81 verbonden met een display 9. Bij toepassing van een dergelijk display dient dit uiteraard in het gezichtsveld van de bestuurder aangebracht te worden. Op het display kan de werking van de processor en kunnen eventuele afwijkingen of storingen gemeld worden. De processor 8 is geprogrammeerd zoals beschreven in de beschrijvingsinleiding en in de conclusies en het lijkt derhalve overbodig dit hier te herhalen. In het kort komt het erop neer, dat na het draaien van de contactsleutel in het contactslot 4 in een eerste positie, het elektronische circuit zichzelf snel controleert en vervolgens het olieniveau 14, 74 meet met behulp van een signaal van de sensor 73. Is dit niveau correct, dan geeft de processor 8 het contactslot 4 vrij om de sleutel verder te draaien naar de startpositie van de motor, zodat de startmotor 2 bekrachtigd wordt en de motor 1 in bedrijf gesteld kan worden.

Geeft de niveaumeting echter aan dat het niveau te laag is, dan geeft de processor een signaal aan de pomp 6 om gedurende een voorafbe-paalde tijd navulolie te pompen naar het carter 12. Vooral wanneer voor de toegepaste pomp een tandwielpomp 62 gebruikt wordt, is de in een vastgestelde tijdsduur verpompte oliehoeveelheid in hoofdzaak constant. Daarna wordt opnieuw het niveau gemeten met behulp van de sensor 73, en wanneer dit in orde is wordt het contactslot 4 alsdan vrijgegeven. Is het niveau nog niet correct, dan wordt voor een tweede maal eenzelfde hoeveelheid navulolie naar het carter gepompt. Is het niveau dan correct, dan wordt het contactslot 4 vrijgegeven om de motor te starten. Is het nog niet het geval, dan stopt de navulcyclus en meldt de processor een storing op het display 9, zodat de bestuurder manueel de storing kan opzoeken en/of verhelpen. Niet weergegeven in de tekening is de mogelijkheid om via een noodschakelaar, voorzien van een verbreekverzege-ling, de motor toch te kunnen starten. Eveneens niet weergegeven is een, bij voorkeur op de navulhouder 5 aan te brengen, temperatuursensor, welke eveneens een signaal aan de processor 8 kan geven. Met behulp daarvan kan bij lage temperaturen de tijdsduur van het navullen verlengd worden. Evenmin is weergegeven dat de processor 8 voorzien kan zijn van een uitleespoort om achteraf opgeslagen informatie aan de bedrijfsleiding bij wijze van journaal te verstrekken.

Claims (9)

1. Olienïveauregelaar voor een verbrandingsmotor, voorzien van een smeeroliecarter en een via een contactslot bedienbare startmotor, bestaande uit: - een omsloten meetruimte welke via een olieleiding in communicerende verbinding staat met de olie in het motorcarter, waardoor in de meetruimte eenzelfde olieniveau optreedt als in het carter, - een houder voor navulolie, welke via een bestuurbare afsluitinrichting verbonden is met het carter, - een niveau-meetinrichting aangebracht in de meetruimte op de hoogte van het gewenste olieniveau in het carter, welke de afsluitinrichting bestuurt, net het kenmerk, dat - de afsluitinrichting op afstand elektrisch bedienbaar is, - de niveau-meetinrichting als sensor is uitgevoerd voor het afgeven van een elektrisch signaal (correct, te laag), - er voor de besturing van de afsluitinrichting een besturingsinrich-ting, zoals een processor, aangebracht is, welke een voedingsingang, en ten minste een ingang voor het signaal van de sensor en van het contactslot van de motor, en een uitgang naar de afsluitinrichting heeft en geprogrammeerd is om uitsluitend bij (nog) stilstaande motor, na het plaatsen van het contactslot in een eerste positie, het olieniveau te meten, en a) indien "correct", vervolgens het contactslot vrij te geven gedurende een voorafbepaalde periode, zodat de motor, zonodig herhaaldelijk, gestart kan worden door het contactslot in een tweede positie te plaatsen, of b) indien "te laag", de afsluitinrichting gedurende een voorafbepaalde periode te openen, om een bepaalde hoeveelheid olie naar het carter toe te laten, vervolgens het olieniveau opnieuw te meten, indien "correct", de tweede- of start-positie van het contactslot vrij te geven.

2. Olieniveauregelaar volgens conclusie 1, net het kenmerk, dat de afsluitinrichting uit een door een elektromotor aangedreven pomp, zoals een tandwielpomp bestaat, zodat elk nagevuld volume in hoofdzaak constant is en de navulhouder op willekeurige hoogte en afstand aangebracht kan worden.

3. Olieniveauregelaar volgens conclusie 1 of 2, «et het kenmerk, dat de besturingsprocessor er verder voor geprogrammeerd is om c) indien na een eerste navulling het niveau nog "te laag" blijkt te zijn, een tweede maal de afsluitinrichting gedurende eenzelfde voorafbepaalde periode te openen, vervolgens het olieniveau te meten en, indien "correct", de tweede- of start-positie van het contactslot vrij te geven.

4. Olieniveauregelaar volgens een of meer der voorgaande conclusies, «et het kenmerk, dat de besturingsprocessor zodanig geprogrammeerd is dat de voorafbepaalde periode waarin de tweede positie van het contactslot om de motor te kunnen starten, vrijgegeven wordt, circa 30 minuten bedraagt, waarna de inrichting gereed is om de gehele cyclus opnieuw te beginnen, onafhankelijk ervan of de motor al dan niet gelopen heeft.

5. Olieniveauregelaar volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat, wanneer volgens conclusie 3 na de tweede navulperiode het niveau nog steeds "te laag" is, de besturingsprocessor zodanig geprogrammeerd is, dat deze een signaal, bijvoorbeeld op een display, geeft, dat er manueel oliegepeild moet worden en/of dat het besturingscircuit defect is, en dat er een noodschakelaar met verbreek-verzegeling in het circuit aangebracht is, teneinde buiten de processor om, de motor toch te kunnen starten.

6. Olieniveauregelaar volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de besturingsprocessor zodanig geprogrammeerd is, dat hij, alvorens met de beschreven functies te beginnen, eerst een snelle zelfcontrole uitvoert, zoals van de sensor, de afsluitinrichting, het elektronisch circuit en, met een aanvullende sensor, van het olieniveau in de navulhouder, om een signaal goed/fout aan een display of dergelijke te geven.

7. Olieniveauregelaar volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat er een temperatuursensor aangebracht is van de olietemperatuur in de navulhouder, en dat de processor de ope-ningsperiode van de afsluitinrichting verlengt bij afgenomen of dalende temperatuur en verkort bij hogere of toenemende temperatuur, opdat er telkens een in hoofdzaak constant olievolume nagevuld wordt.

8. Olieniveauregelaar volgens een of meer der voorgaande conclusies, «et het kenmerk, dat de processor zodanig geprogrammeerd is, dat hij het aantal malen oliepeilen, navullen, het niveau in de navul-houder en/of de bediening van de noodschakelaar, tezamen met een tijdaanduiding opslaat, en later via een poort voor uitlezing beschikbaar heeft.

9. Qlieniveauregelaar volgens een of meer der voorgaande conclusies, aet het kenmerk, dat er bij de motor een hellingshoeksensor is toegevoegd, welke bij het overschrijden van een voorafbepaalde hoek van de motor ten opzichte van het horizontale vlak, van bijvoorbeeld 15° in elke willekeurige richting, een signaal aan de processor geeft, zodat deze de startblokkering tijdelijk overbrugt.