DE10105793A1 - Method for evaluating the quality of a lubricant, uses measured values detected online for the lubricant's absorption and transmission properties in respect of infrared radiation while utilizing two spectral areas for evaluation - Google Patents
Method for evaluating the quality of a lubricant, uses measured values detected online for the lubricant's absorption and transmission properties in respect of infrared radiation while utilizing two spectral areas for evaluationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Bewertung der Schmierstoffqualität, vorzugsweise für Schmieröle von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for evaluating the lubricant quality, preferably for lubricating oils of motor vehicles, according to the preamble of claim 1.
Allgemein bekannt sind Verfahren zur Bewertung der Schmierstoffqualität, wobei die Schmierstoffqualität kennzeichnende Messgrößen aus der Transmission- bzw. Absorption von Infrarotlicht durch das Schmiermittel gewonnen werden. Derartige Verfahren sind z. B. aus der Schrift DE 32 12 734 A1 bekannt.Methods for evaluating the lubricant quality are generally known, the Lubricant quality-characteristic parameters from the transmission or absorption of infrared light from the lubricant. Such methods are e.g. B. known from the document DE 32 12 734 A1.
In der Offenlegungsschrift DE 196 50 397.3 A1 ist ein Verfahren zur Ermittelung des Verschleißgrades von Öl mit Hilfe der Absorption von Infrarotstrahlung beschrieben. Zur Auswertung wird eine Wellenlänge von 10,3 µm genutzt, in welchem der Abbau notwendiger im Frischöl enthaltener Bestandteile nachweisbar ist. Zur Bildung einer absolutwertunabhängigen Bewertungsgröße wird ein weiterer Absorptionswert bei einer Wellenlänge von 9,7 µm gemessen und aus dem Vergleich der Absorptionswerte eine Bewertungsgröße berechnet. In beiden Spektralbereichen werden Messwerte, die charakteristisch für Frischölbestandteile sind, zur Bewertung genutzt. Eine Beeinflussung der Ölqualität durch Alterungsprodukte, Wasser- oder Kraftstoffeintrag wird durch die Bewertung nicht erfasst.DE 196 50 397.3 A1 describes a method for determining the Degrees of wear of oil described with the help of absorption of infrared radiation. to Evaluation uses a wavelength of 10.3 µm, in which the degradation necessary components contained in the fresh oil is detectable. To form a an absolute value independent evaluation value becomes a further absorption value at a Wavelength of 9.7 µm measured and a comparison of the absorption values Evaluation size calculated. In both spectral ranges there are measured values that characteristic of fresh oil components are used for evaluation. An interference the oil quality due to aging products, water or fuel input is affected by the Rating not recorded.
Es ist weiterhin vorbekannt aus dem isolierten Nachweis eines im Öl enthaltenen Alterungsproduktes eine Bewertung der Schmierölqualität vorzunehmen. So wird z. B. in der US 5.049.742 ein Verfahren beschrieben, bei dem der Anteil von Nitratsäureestern anhand der Transmission des Schmieröls im Spektralbereich von 6,7 µm ermittelt und aus diesem Alterungsprodukt auf die Schmierölqualität geschlossen wird.It is also previously known from the isolated detection of one contained in the oil Aging product to make an assessment of the lubricating oil quality. So z. B. in US 5,049,742 describes a process in which the proportion of nitrate esters determined from the transmission of the lubricating oil in the spectral range of 6.7 µm this aging product is inferred about the quality of the lubricating oil.
Weiterhin ist durch die US 4.649.711 ein Verfahren bekannt, bei dem die Transmission des Schmieröls im Spektralbereich zwischen 9,7 und 10,3 µm genutzt wird.Furthermore, a method is known from US 4,649,711 in which the transmission of the Lubricating oil in the spectral range between 9.7 and 10.3 µm is used.
Die Verfahren nach dem Stand der Technik bewerten getrennt voneinander jeweils das Vorhandensein von Alterungsprodukten oder Frischölbestandteilen. Deren gleichmäßige Bewertung über die gesamte Lebensdauer des Motors führt jedoch zu Fehlbewertungen. Insbesondere die bei jedem Ölwechsel im Motor verbleibenden Restbestandteile beeinflussen die Transmission/Absorption des Frischöls.The methods according to the prior art each evaluate this separately Presence of aging products or fresh oil components. Their even However, evaluation over the entire life of the engine leads to incorrect evaluations. In particular, the remaining components in the engine each time the oil is changed influence the transmission / absorption of the fresh oil.
Ein weiteres Problem der Bewertung der Ölqualität in starren Spektralbereichen liegt darin, dass verschiedenen Ölqualitäten in unterschiedlichen Spektralbereichen charakteristische Ausprägungen für Alterungs- bzw. Frischölbestandteile aufweisen. Eine sichere Bewertung des Öls unabhängig von der Ölqualität ist mit den bekannten Verfahren nicht gewährleistet.Another problem with evaluating oil quality in rigid spectral ranges is that different oil qualities are characteristic in different spectral ranges Have characteristics for aging or fresh oil components. A safe assessment of the oil regardless of the oil quality is not guaranteed with the known methods.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Bewertung von Schmierstoffen zu schaffen, wobei Messwerte für dessen Absorption bzw. Transmission von Infrarotstrahlung in Spektralbereichen für Alterungsprodukte und Frischölbestandteile gleichermaßen zur Bildung eines Gütekriteriums für die Ölqualität genutzt werden.The invention has for its object a method for evaluating lubricants to create, with measured values for its absorption or transmission of Infrared radiation in the spectral range for aging products and fresh oil components are equally used to form a quality criterion for oil quality.
Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Bewertung des jeweiligen Absorptions- bzw. Transmissionswertes des Infrarotlichts für unterschiedliche Spektralbereiche mit unterschiedlicher Wichtung, wobei der Einfluss des in dem jeweiligen Spektralbereich gemessenen Bestandteils auf die Ölqualität Beachtung findet.Advantageously according to the invention, the respective absorption or Transmission value of the infrared light for different spectral ranges with different weighting, the influence of which in the respective spectral range measured component on the oil quality.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Referenzmessung nach dem Einfüllen des Frischöls ausgelöst, auf deren Basis relevante Spektralbereiche für die Messung bestimmt und gleichzeitig Referenzwerte für deren Beurteilung gebildet werden. Es kann damit der Einfluss verschiedener Ölqualitäten auf das Bewertungsergebnis vermindert werden. Es ist möglich in dieser Anlernphase quantitative Bezugswerte und/ oder Messbereiche für die Bewertung des Frischöls zu bilden.In an advantageous development of the invention, a reference measurement according to the Filling the fresh oil triggered on the basis of relevant spectral ranges for the Measurement determined and at the same time reference values are formed for their assessment. It can thus influence different oil qualities on the evaluation result can be reduced. It is possible to use quantitative reference values and / or to form measuring ranges for the evaluation of the fresh oil.
Diese Aufgabe wird bei Verfahren zur Bewertung von Schmierstoffen entsprechend dem Oberbegriff erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst.This task is performed in procedures for evaluating lubricants according to the Preamble according to the invention through the characterizing features of patent claims 1 and 5 solved.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im Ausführungsbeispiel und in den Unteransprüchen aufgezeigt.Further advantageous embodiments of the invention are in the embodiment and in the Subclaims shown.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Further details of the invention are shown schematically in the drawing with reference to FIG illustrated embodiments described.
Hierbei zeigt:Here shows:
Fig. 1 in einem Diagramm die Transmissionswerte eines Frischöls, sowie zweier Gebrauchtöle gleicher Ölqualität nach jeweils 250 Stunden Laufzeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge, Fig. 1 a diagram showing the transmission values of a fresh oil, as well as two used oils same oil quality every 250 hours of running time in dependence on the wavelength,
Fig. 2 den Einfluss von in das Öl eingetragenem Wasser auf die Transmission im Spektralbereich zwischen einer Wellenzahl von 3000 cm-1 und 4000 cm-1. Fig. 2 shows the influence of registered in the oil water to the transmission in the spectral range between a wave number of 3000 cm -1 and 4000 cm -1.
Fig. 1 zeigt in einem Diagramm die Transmissionswerte infraroten Lichtes für 3 verschiedene Ölproben in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Kurve 1 (stark gezeichnet) zeigt die Transmissionswerte für ein Frischöl in einem Motor minimaler Laufleistung. Kurve 2 zeigt das gleiche Öl nach einer Laufzeit von 250 Stunden (dünn gezeichnet). Kurve 3 zeigt die Transmissionswerte eines Gebrauchtöls nach 250 Stunden Laufzeit des Öls, jedoch nach einer Gesamtlaufzeit des Motors von 500 Stunden (durchbrochen dargestellt). Obwohl beide Gebrauchtöle gleiche Ölverweilzeiten aufweisen sind deren Transmissionswerte unterschiedlich. Die bei einem Ölwechsel im Motor verbleibenden Restbestandteile beeinflussen die Ölqualität des Frischöls. Insbesondere die messbaren Frischölbestandteile werden durch die verbliebenen Restbestandteile beeinflusst. Fig. 1, the transmission values is a diagram showing infrared light for 3 different oil samples as a function of wavelength. Curve 1 (heavily drawn) shows the transmission values for a fresh oil in an engine with minimal mileage. Curve 2 shows the same oil after a running time of 250 hours (thinly drawn). Curve 3 shows the transmission values of a used oil after 250 hours of running the oil, but after a total running time of the engine of 500 hours (shown in broken lines). Although both used oils have the same oil retention times, their transmission values are different. The remaining components in the engine after an oil change affect the oil quality of the fresh oil. In particular, the measurable fresh oil components are influenced by the remaining components.
Eine charakteristische Bewertungsgröße bildet die Schwärzung des Öls. Dieser Parameter ist im gesamten Spektralbereich messbar. Er wird für das verwendete Motorenöl vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 2000 cm-1 gemessen. Die Schwärzung wird im erfindungsgemäßen Verfahren bei der Bildung einer Gesamtbewertung für die Ölqualität stark gewichtet.The blackening of the oil is a characteristic evaluation parameter. This parameter can be measured in the entire spectral range. It is preferably measured for the motor oil used at a wavelength of 2000 cm -1 . The blackening is heavily weighted in the process according to the invention when forming an overall evaluation for the oil quality.
Für die verwendete Ölqualität lassen sich verschiedenen charakteristische Messbereiche erkennen. Es ist bekannt, dass im Bereich zwischen 1650 cm-1 und 1790 cm-1 durch die Nitration entstehende Carbonsäureanteile sowie durch Oxidation entstehende Ketone zwischen 1650 cm-1 und 1780 cm-1 und Aldehyde zwischen 1645 cm-1 und 1765 cm-1 erkennbar sind.Various characteristic measuring ranges can be identified for the oil quality used. It is known that in the range between 1650 cm -1 and 1790 cm -1 , carboxylic acid fractions formed by the nitration, as well as ketones between 1650 cm -1 and 1780 cm -1 and aldehydes between 1645 cm -1 and 1765 cm -1 are.
Die Entstehung dieser Alterungsprodukte ist in ihrer Intensität stark vom Gebrauchszustand des Öls abhängig. Es sind für beide Gebrauchtöle stark ausgeprägte Peaks bei Wellenzahlen von 1620 cm-1 und von 1720 cm-1 zu erkennen. Diese können mittels Basislinienverfahren bewertet werden. Die Bewertung der Peaks unabhängig vom Grundwert der Kurve gestatte eine quantitative Aussage auch bei unterschiedlichen Gesamtlaufzeiten des Motors. The intensity of the development of these aging products is strongly dependent on the condition of the oil. There are strong peaks for both used oils with wave numbers of 1620 cm -1 and 1720 cm -1 . These can be assessed using the baseline method. The evaluation of the peaks independent of the basic value of the curve allows a quantitative statement even with different total running times of the engine.
In die erfindungsgemäße Gesamtbewertung gehen die Messwerte für Nitrate und Säuren bei Wellenzahlen im Bereich zwischen 1610 cm-1 und 1625 cm-1 mit einer höheren Gewichtung als die anderer Oxidationsprodukte ein.The measured values for nitrates and acids with wave numbers in the range between 1610 cm -1 and 1625 cm -1 are included in the overall evaluation according to the invention with a higher weighting than that of other oxidation products.
Der Einfluss eingetragenen Kraftstoffes auf die Ölqualität ist beim verwendeten Beispiel bei einer Wellenzahl von 760 cm-1 erkennbar. Er geht in die erfindungsgemäße Bewertung mit einer geringeren Wichtung als der Wassereintrag und die Schwärzung ein.The influence of the fuel entered on the oil quality can be seen in the example used with a wave number of 760 cm -1 . It goes into the assessment according to the invention with a lower weighting than the water input and the blackening.
Die im Spektralbereich zwischen Wellenzahlen von 900 cm-1 und 1500 cm-1 messbaren Frischölbestandteile, werden mit der geringsten Wichtung in das erfindungsgemäß gebildete Bewertungskriterium einbezogen. Ein ausgeprägter Peak ist für die verwendete Frischölqualität bei einer Wellenzahl von 960 cm-1 zu erkennen, der bei den Gebrauchtölen nach 250 h und 500 h Gesamtmotorlaufzeit nicht messbar ist. Es wird hierbei wieder das Basislinienverfahren zur Bewertung genutzt, wobei die Höhe des Peaks in Bezug zum weiteren Kurvenverlauf bewertet wird.The fresh oil components which can be measured in the spectral range between wave numbers of 900 cm -1 and 1500 cm -1 are included with the lowest weighting in the evaluation criterion according to the invention. A pronounced peak can be seen for the fresh oil quality used with a wave number of 960 cm -1, which cannot be measured for the used oils after 250 h and 500 h total engine running time. The baseline method is used again for the evaluation, whereby the height of the peak is evaluated in relation to the further course of the curve.
In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bewertungsverfahrens werden die Absolutmesswerte von Transmission/Absorption des Öls in charakteristischen Spektralbereichen für Frischölbestandteile (Wellenzahl 900-1000 cm-1), Oxidationsprodukte (Wellenzahl 1650-1750 cm-1), Wassereintrag (3200-3600 cm-1), Kraftstoffeintrag (Wellenzahl 760 cm-1) sowie für Nitrate und Säuren (1620 cm-1) aufgenommen. Aus der Gesamtbewertung wird eine Bewertungsgröße für die Ölqualität gebildet. Das Verhältnis der Wichtungen ist flexibel an Motorart, verwendete Sensorik und Auswerteplattform anpassbar. Eine mögliche Auswertungsvariante stellt die Bildung einer Gesamtsumme dar, wobei die Anteile wird der Wassereintrag sowie die enthaltenen Nitrate und Säuren jeweils mit dem Faktor 3, die Oxidationsprodukte und der Kraftstoffeintrag mit dem Faktor 2 und die Frischölbestandteile einfach gewichtet werden. Die so erhaltene Summe stellt ein Maß für die Gebrauchseigenschaften des Öls dar. Dabei können Schwellwerte für einzelne Bestandteile gebildet werden, vorzugsweise für die stark zu wichtenden Bestandteile, bei denen z. B. bei stark erhöhtem Wassereintrag im Fehlerfall das Öl als verbaucht bewertet wird.In a possible embodiment of the evaluation method according to the invention, the absolute measured values of transmission / absorption of the oil in characteristic spectral ranges for fresh oil components (wave number 900-1000 cm -1 ), oxidation products (wave number 1650-1750 cm -1 ), water input (3200-3600 cm -1 ), Fuel input (wave number 760 cm -1 ) and for nitrates and acids (1620 cm -1 ) added. An evaluation quantity for the oil quality is formed from the overall evaluation. The ratio of the weightings can be flexibly adapted to the type of engine, sensor system and evaluation platform used. A possible evaluation variant is the formation of a total, whereby the proportions, the water input and the nitrates and acids contained are each weighted by a factor of 3, the oxidation products and the fuel input by a factor of 2, and the fresh oil components. The sum thus obtained represents a measure of the performance properties of the oil. Threshold values can be formed for individual components, preferably for the components to be heavily weighted, in which, for. B. in the event of a fault, the oil is rated as used up in the event of a greatly increased water input.
Fig. 2 zeigt die Transmission infraroten Lichtes im Spektralbereich zwischen Wellenzahl 3000 cm-1 und 4600 cm-1. Im Spektralbereich zwischen 3200 cm-1 und 3600 cm-1 ist eine deutliche Abschwächung der Transmission für ein Gebrauchtöl (stark gezeichnet) zu erkennen, die auf einen Wassereintrag zurückzuführen ist. Fig. 2 shows the transmission of infrared light in the spectral range between wavenumber 3000 cm -1 and 4600 cm -1 . In the spectral range between 3200 cm -1 and 3600 cm -1 , a clear weakening of the transmission for a used oil (heavily underlined) can be seen, which is due to a water input.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die vorstehend ausgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern kann in viele andere Richtungen modifiziert werden, ohne das vom Geist der Erfindung abgewichen wird.The present invention should not be based on the foregoing Embodiments are limited, but can be in many other directions be modified without departing from the spirit of the invention.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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