DE10131429A1

DE10131429A1 - Vorrichtung zur Auswertung des Signals eines Viskositätssensors

Info

Publication number: DE10131429A1
Application number: DE10131429A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Jakoby; Johannes Artzner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-16
Also published as: US7089784B2; JP2004521359A; EP1405052A1; US20040045344A1; WO2003004999A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Auswertung des Signals eines Viskositätssensors (1) vorgeschlagen, die eine Verstärkerschaltung (2) aufweist. Die Verstärkung (A) der Verstärkerschaltung (2) wird von einem Temperatursignal (T) eines Temperatursensors (3) gesteuert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Auswertung des Signals eines Viskositätssensors. Es sind bereits derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Verstärkung des Signals des Viskositätssensors erfolgt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auswertung des Signals eines Viskositätssensors mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der starke Einfluss der Temperatur auf die Messgröße Viskosität teilweise kompensiert wird. Die starke Aufweitung des Wertebereichs des Messsignals durch den Einfluss der Temperatur auf die Viskosität kann somit stark reduziert werden, was eine erhöhte Auflösung in der Auswertung des Messsignales erlaubt.

Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Besonders einfach wird ein Verstärker verwendet, der einen Eingang für das Signal des Viskositätssensors und einen weiteren Eingang für ein Signal des Temperatursensors. Durch das Signal eines Temperatursensors wird die Verstärkung des Verstärkers gesteuert. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Viskositätssensor und der Temperatursensor in unmittelbarer Nähe zueinander in der Meßflüssigkeit angeordnet sind, da so sichergestellt wird, dass sich die Meßwerte von Viskositätssensor und Temperatursensor auf die gleiche Temperatur beziehen. Besonders einfach ist der Viskositätssensor als mikroakustischer Sensor ausgestaltet.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Beschreibung

In der Fig. 1 wird ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Auswertung des Signals eines Viskositätssensors gezeigt. In der Fig. 1 wird schematisch ein Viskositätssensor gezeigt, der ein Viskositätssignal des Sensors V_S erzeugt. Dieses Signal V_S wird einer Verstärkerschaltung 2 zugeführt, wo das Signal verstärkt wird und dann als Ausgangssignal V ausgegeben wird. Die Intensität dieses Ausgangssignals V ist ein Maß für die Viskosität einer Meßflüssigkeit. Weiterhin ist noch ein Temperatursensor 3 vorgesehen, der ein Temperatursensorsignal T erzeugt. Das Signal des Temperatursensors T wird einem weiteren Eingang des Verstärkers 2 zugeführt. Der Verstärker 2 ist so ausgelegt, dass in Abhängigkeit von dem Temperatursignal T die Verstärkung des Verstärkers 2 gesteuert wird. Weiterhin wird das Temperatursignal T auch extern abgegeben.
Die in der Fig. 1 beschriebene Vorrichtung eignet sich für eine Bestimmung der Viskosität unter teilweiser Kompensation des Temperatureinflusses auf die Viskosität des Messmediums. Es wird hier insbesondere an die Bestimmung der Ölqualität in einem Kraftfahrzeugmotor gedacht, bei dem während des Meßbetriebs die Temperatur des Motoröls zwischen -20°C bis mehr als +120°C variiert. Zur Bestimmung der Viskosität ist daher in der Ölwanne ein Viskositätssensor vorgesehen. Die gemessene Viskosität des Motoröls kann zur Beurteilung der Qualität verwendet werden und es kann eine Empfehlung für einen Ölwechsel abgegeben werden. Durch diese Maßnahme können zum einen unnötige Ölwechsel vermieden werden bzw. die Wartungsintervalle eines Kraftfahrzeugmotors können entsprechend länger ausgestaltet werden.
Für die Messung der Viskosität wird beispielsweise ein mikroakustischer Sensor verwendet. Bei derartigen mikroakustischen Sensoren wird ein Schwingelement in das Öl eingebracht, dessen Schwingungsfrequenz bzw. Dämpfung dieser Schwingung ein Maß für die Viskosität ist. Im folgenden wird angenommen, dass Schwingungsfrequenz bzw. Dämpfung in ein Analogsignal umgewandelt werden, welches die Viskosität repräsentiert. (Für die Frequenz kann dies z. B. über einen Frequenz-Spannungswandler geschehen).
Bei derartigen mikroakustischen Sensoren ist ein Sensorsignal des Viskositätssensors VS proportional zur Dichte ρ bzw. zur Viskosität η gemäß der Formel 1

V_S α (ρ η)^1/2 (1)

oder alternativ einem entsprechendem Kehrwert, d. h.:

V_S α 1/(ρ η)^1/2 (2)
Ein typischer Sensor für Motoröl hat beispielsweise eine Sensorcharakteristik der Viskosität wie sie durch die Formel 2 ausgedrückt wird. In Verbindung mit der Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Öles führt dies näherungsweise zu einem linearen Verlauf des Viskositätssignals des Sensors VS über der Temperatur gemäß Formel

VS ≍ k1 + k2T (3)
Bei den Konstanten k1 und k2 handelt es sich um Konstanten, die von der Ölsorte abhängen. Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Öls kann somit durch zwei Konstanten charakterisiert werden. Das Sensorsignal VS wird in den Verstärker 2 eingespeist und mit der Verstärkung A verstärkt:

V = A.VS (4)
Erfindungsgemäß wird nun die Verstärkung A mit einer Temperaturabhängigkeit versehen, so dass das ausgegebene Signal V über den gewünschten Temperaturbereich möglichst wenig von der Temperatur beeinflusst wird und somit immer ein unmittelbares Maß für die Viskosität des Öls darstellt. Für die in der Formel 3 dargestellte Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur bietet sich eine Verstärkung in der Form:

A ≍ 1/(c1 + c2T) (5)

an. Bei den Parametern C1 und C2 handelt es sich wieder um Konstanten. Die Konstanten werden natürlich am besten so gewählt, dass K1 = C1 und K2 = C2. Dies ermöglicht dann, dass das Ausgangssignal V ein vollständig temperaturabhängiges Maß für die Viskosität des durch die Konstanten K1 und K2 charakterisierten Öls ist. Üblicherweise können die Konstanten C1 und C2 so gewählt werden, dass für die viele Motoröle eine große Ähnlichkeit der Parameter realisiert wird, so dass die Temperaturabhängigkeit der Viskositätsmessung bei Motorölen deutlich verringert werden kann. Auf diese Art kann eine starke Aufweitung des Wertebereichs von V durch die starke Temperaturabhängigkeit der Viskosität von Ölen verhindert werden. Dementsprechend ergibt sich bei anschließender digitaler Weiterverarbeitung eine wesentlich höhere Auflösung in der Viskositätsmessung.

Claims

1. Vorrichtung zur Auswertung des Signals eines Viskositätssensors (1) mit einer Verstärkerschaltung (2) für das Signal des Viskositätssensors (VS), dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkerschaltung (2) eine vorgegebene Temperaturabhängigkeit für die Verstärkung (A) des Signals des Viskositätssensors (VS) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkerschaltung (2) einen Eingang für das Signal des Viskositätssensors (V_S) und einen weiteren Eingang für ein Signal (T) eines Temperatursensors (3) aufweist, und dass die Verstärkung (A) der Verstärkerschaltung (2) von dem Signal (T) des Temperatursensors (3) gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Viskositätssensor (1) und der Temperatursensor (2) in unmittelbarer Nähe in einem Meßmedium angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (V_S) des Viskositätssensors (1) nach der Formel:
V_S ≍ k₁ + k₂T
von der Temperatur (T) und den Konstanten (K₁ und K₂) abhängt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstärkung (A) der Verstärkerschaltung (2) nach der Formel:
A ≍ 1/(c₁ + c₂T)
von der Temperatur (T) und den Konstanten (C₁ und C₂) abhängt.