DE3741971A1 - Vorrichtung zur ermittlung des anteiles einer fluessigkeitskomponente niedrigerer verdampfungstemperatur in einem fluessigkeitsgemisch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung eines in einer Flüssigkeit enthaltenen Anteiles einer Flüssigkeits­ komponente mit niedrigerer Verdampfungs- bzw. Siedetemperatur, insbesondere von Wasser in der Bremsflüssigkeit eines hydraul. Bremssystemes, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, wobei ein Heizwiderstand innerhalb der Flüssigkeit eingebracht ist, der über einen Ausgleichsstromkreis durch den Ausgleichs- und insbesondere Entladevorgang eine Impulsbestromung erfährt, durch welche er und die unmittelbare Umgebung des Fluidums sehr kurzzeitig erhitzt werden, und wobei aus bei bestimmten Ausgleichsvoraussetzungen ein­ tretenden sprunghaften Änderungen im Ablauf des Ausgleichs- und insbesondere Entladevorganges auf Grund der Ergebnisse von zuvor durchgeführten Meßreihen durch Vergleich auf den Anteil der bei niedrigerer Temperatur verdampfenden Flüssigkeitskomponente geschlossen werden kann, wobei der Vorrichtung zusätzlich ein die Temperatur der Flüssigkeit messender Temperatursensor zugeordnet ist, dessen Meßergebnisse der Meßelektronik zur Korrektur von Temperaturfehlern, welche bei der Anteilsermittlung auftreten können, zuführbar sind.

Eine solche Vorrichtung ist Gegenstand der DE-PS 32 42 506.

Es ist Zweck der Erfindung, Bremsanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, im Betrieb sicher zu gestalten.

Es ist bekannt, daß bei hydraulischen Bremsanlagen der Wassergehalt einen bestimmten Prozentsatz nicht überschreiten darf, wenn die Funktionssicherheit der Bremsanlage nicht beeinträchtigt werden soll. Zur Überwachung dieses Wassergehaltes sind eine Reihe von Vorschlägen bekannt, welche jedoch alle recht komplizierte Anordnungen bzw. Verfahren zum Gegenstand haben und serienmäßig schwierig einsetzbar sind. Diese bekannten Verfahren eignen sich deshalb entweder gar nicht oder nur sehr bedingt zu einem Einsatz bei Kraftfahrzeugen, obwohl eine einfache Überwachungsmöglichkeit, welche den Benutzer eines Kraftfahrzeuges zuverlässig auf eine notwendige Wartung der Bremsanlage aufmerksam machen würde, sehr erwünscht ist.

Durch die zitierte DE-PS ist nun ein Verfahren nebst geeigneter Vorrichtung bekanntgeworden, welches eine relativ einfache und zuverlässige Überwachung des Wassergehaltes der Brems­ flüssigkeit einer Bremsanlage ermöglicht. Dies ist gemäß den vorgeschlagenen Maßnahmen dieser DE-PS dadurch möglich, daß ein Heizelement in Form einer Sonde an dem hydraulischen Bremssystem, z.B. die Bremsleitung, eingefügt wird.

Durch impulsweise Beaufschlagung des Heizelementes vermittels von in einem Ausgleichskreis erzeugten Stromimpulsen ist eine zuverlässige Überwachung möglich. Hierbei sind der Aufbau der Kontrollvorrichtung einfach und der Stromverbrauch sehr gering.

Das bekannte Verfahren nach der zitierten DE-PS benötigt jedoch im Hinblick auf die starken Temperaturunterschiede der Bremsflüssigkeit, so wie diese während der Funktion einer hydraulischen Bremsanlage auftreten können, eine Temperatur­ überwachung, damit die das Meßergebnis beeinflussenden thermischen Einwirkungen in der Meßelektronik entsprechend berücksichtigt werden können.

Hierzu ist nun bei der bekannten Anordnung bzw. Vorrichtung nach der DE-PS die Zuordnung eines Temperatursensors notwendig bzw. erforderlich.

Es sind somit zwei Sonden notwendig, nämlich sowohl für das Heizelement als auch für einen geeigneten Temperatursensor. Beide Sonden müssen an der hydraulischen Bremsanlage vorgesehen werden. Diese Zuordnung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vereinfachung der einleitend zitierten Vorrichtung nach der DE-PS durchzuführen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Heizelement ein Temperatursensor ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das als Temperatursensor ausgebildete Heizelement zwischen dem Ausgleichskreis und einem Temperatur-Meßkreis umschaltbar ist.

Diese Ausgestaltung kann nun derart weitergebildet werden, daß die Umschaltung des als Temperatursensor ausgebildeten Heiz­ elementes von einem Stromkreis auf den anderen durch die zugeordnete Meßelektronik erfolgt.

Hierbei ist eine derartige Weiterbildung vorstellbar, daß die Umschaltung des als Temperatursensor ausgebildeten Heizelementes nach einer zeitlichen Folge bewirkt wird.

Diese Weiterführung kann dadurch ihre Verwirklichung finden, daß die zeitliche Folge der Umschaltung des Heizelementes durch ein zugeordnetes Mikrocomputersystem bestimmbar ist.

Eine Realisierung der Erfindung ist auch dadurch möglich, daß das Heizelement als ein Heizwiderstand aus einem Werkstoff mit geeigneter Temperaturabhängigkeit gebildet ist.

Durch die Anordnung nach der Erfindung kann nun eine Zusammenfassung der Temperatursonde für die Bremsflüssigkeit und der Testsonde mit dem Heizelement erfolgen, wodurch eine wesentliche Vereinfachung der Anordnung erzielbar ist. Es ist lediglich noch eine einzige Sonde, welche mit der Bremsflüssig­ keit in Verbindung steht, vorzusehen, an welche nur zwei Zuleitungen heranzuführen sind. Dadurch wird auch die Wartung einer solchen Kontrolleinrichtung wesentlich vereinfacht, von den damit verbundenen räumlichen Vorteilen einmal ganz abgesehen. So kann die einzige Sonde an einer Stelle am hydraulischen Bremssystem angeordnet werden, welche zur Erfassung der Meßdaten optimal ist. Im Falle einer Störung ist eine schnelle Reparatur durch Austausch der nur einen Sonde möglich. Die Lagerhaltung wird so vereinfacht.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen in Form eines möglichen Ausführungsbeispieles dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 eine Anordnung nach dem Stande der Technik in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine Anordnung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Meßrohr 1 dargestellt, welches in Richtung der angegebenen Zeile das zu messende flüssige Medium 2, z.B. eine Bremsflüssigkeit, führt. Eine Testsonde 4 mit dem Heizelement 5 ist durch das Gewinde 6 in dem Mantel des Meß­ rohres 1 verschraubt. Die Testsonde 4 ist durch Zuleitungen 7 a, 7 b mit Anschlüssen 8 a, 8 b der Meßelektronik 10 verbunden.

Neben der Testsonde 4 mit dem Heizelement 5 ist eine Temperatur­ sonde 12 vorgesehen, die einen Temperatursensor 13 aufweist, der in das flüssige Medium 2 hineinragt und durch das Gewinde 14 im Mantel des Meßrohres 1 verschraubt ist. Die Temperatursonde 12 ist durch Zuleitungen 15 a, 15 b mit Anschlüssen 16 a, 16 b der Meßelektronik 10 verbunden.

Durch die Meßelektronik 10 wird das Heizelement 5 der Testsonde 4 kurzzeitig aus einem Ausgleichskreis fortlaufend in gewissen Zeitabständen gepulst. Der Ausgleichsvorgang wird von der Meßelektronik 10 überprüft und analysiert und aus dem Meßvorgang auf den prozentualen Anteil einer z.B. Zweitflüssigkeit im Medium 2 geschlossen.

Durch den weiter zugeordneten Temperatursensor 13 der Tempera­ tursonde 12 wird die Temperatur des Mediums 2 erfaßt und der ermittelte Temperaturwert der Meßelektronik 10 zugeleitet. Das Meßergebnis der Testsonde 4 wird über die Meßelektronik 10 an Hand des ermittelten Temperaturwertes entsprechend korrigiert bzw. reduziert.

Es ist erkennbar, daß die beiden notwendigen Testelemente 4, 12, nebeneinander am Meßrohr 1 angeordnet, zweifellos einen Mehraufwand an Bauteilen, Zuleitungen und Montagearbeit bedeuten, welche gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe umgangen werden soll.

Das Heizelement 5 der Temperatursonde 4 ist durch eine kleine Wendel aus einem geeigneten Draht gebildet, welche bei Stromdurchgang des Ausgleichimpulses entsprechend sehr kurz­ zeitig erwärmt wird und die Erwärmung an die umgebende Mediensphäre 2 überträgt.

Die Durchführung des komplexen Testvorganges durch die Test­ sonde 4 mit dem Heizelement 5, in Verbindung mit dem Ausgleichskreis der Meßelektronik 10 und unter Berücksichti­ gung des durch die Temperatursonde 12 ermittelten Temperaturwertes, erfolgt durch einen der Meßelektronik 10 zugeordneten Mikrocomputer 10 a, der die komplexen Rechenvor­ gänge iterativ abwickelt und der mit der eigentlichen Meßelektronik 10 über die Bus 10 b verbunden ist.

Da für den Testvorgang durch die Testsonde 4 nur kurzzeitige Stromstöße über das Heizelement 5 verabfolgt werden, ist der Stromverbrauch gering, so daß durch die beschriebene Kontrolleinrichtung keine wesentliche Mehrbelastung der Bordanlage eines Kraftfahrzeuges zustande kommt.

Bei anderen Anwendungsfällen ist auf Grund des geringen Stromverbrauches sogar eine Speisung über Trockenbatterien denkbar und möglich.

Die Fig. 2 stellt nun die Anordnung nach der Erfindung dar. Es ist ersichtlich, daß nur eine gemeinsame Testsonde 20 vorgesehen ist, welche mit ihrem Heizelement 21, das gleichzeitig Temperatursensor ist, in das zu überwachende flüssige Medium 2, z.B. eine Bremsflüssigkeit einer hydraulischen Bremsanlage, hineinragt.

Auch hier ist die Testsonde 20 durch ein Gewinde 22 im Rohrmantel des Meßrohres 1 verschraubt. Grundsätzlich ist der Aufbau und die Montage der gemeinsamen Testsonde 20 dieselbe wie bei den zwei Sonden der Anordnung nach Fig. 1, wenn man von den kombinierten Eigenschaften des Heizelementes 21 einmal absieht.

Die Testsonde 20 ist über Zuleitungen 23 a, 23 b mit einer vorzugsweise elektronischen Schalteinrichtung 25 verbunden, welche abhängig von den Steuersignalen der Meßelektronik 10, 10 a die Testsonde von den Anschlüssen 8 a, 8 b der Meßelektronik 10 auf deren Anschlüsse 16 a, 16 b umschaltet bzw. eine Schaltung in umgekehrter Folge vornimmt.

Hierbei sind die Anschlüsse 8 a, 8 b dem Meßkanal für den Impulstest aus dem Ausgleichskreis der Meßelektronik 10 und die Anschlüsse 16 a, 16 b dem Meßkanal für die Temperaturmessung der Meßelektronik 10 zugeordnet.

Beide Meßvorgänge werden also über die gemeinsame Testsonde 20 abgewickelt. Hierzu wird das Heizelement 21 aus einem Werk­ stoff gewählt, der außer einer gewissen thermischen Beständigkeit auch eine ausreichende Temperaturabhängigkeit seines elektrischen Widerstandes zu verzeichnen hat.

Es ist offensichtlich, daß die Anordnung nach der Erfindung gemäß der Fig. 2 einen vereinfachten Aufbau aufweist. Es ist nur ein Sondensystem zu montieren und zu warten, und nur zwei Zuleitungen sind zu installieren, wodurch sich der Kostenaufwand wesentlich reduziert. Außerdem ergeben sich dadurch, daß nur eine Sonde vorzusehen ist, räumliche Vorteile für die Anordnung.

Die andererseits bei der Vorrichtung nach der Erfindung notwendige Schalteinrichtung 25 ist vom Aufwand her kaum von Bedeutung. Sie kann nämlich halbleitertechnisch ohne weiteres mit der Meßelektronik 10, 10 a vereinigt werden, ohne daß wesentliche Mehrkosten entstehen, und so mit dieser (10, 10 a) eine bauliche Einheit bilden, welche gemeinsam nach einem der bekannten halbleitertechnologischen Verfahren herstellbar ist.

Zur optischen Darstellung des ermittelten Anteiles einer Zweitflüssigkeit im Medium 2 ist eine Anzeigevorrichtung 30 vorgesehen, welche im Anzeigefeld 31 den ermittelten Anteil digital oder analog nach Prozenten abbildet. Dies kann zweckmäßig zum Beispiel durch eine LCD-Anzeige geschehen. Die Ansteuerung der Anzeigevorrichtung 30 erfolgt durch die Meßelektronik 10 über die Zuleitungen 30 a, 30 b.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Ermittlung eines in einer Flüssigkeit enthaltenen Anteiles einer Flüssigkeitskomponente mit niedrigerer Verdampfungs- bzw. Siedetemperatur, insbesondere von Wasser in der Bremsflüssigkeit eines Bremssystemes, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge,
wobei ein Heizwiderstand innerhalb der Flüssigkeit eingebracht ist, der über einen Ausgleichsstromkreis durch den Ausgleichs- und insbesondere Entladevorgang eine Impulsbestromung erfährt, durch welche er und die unmittelbare Umgebung des Fluidums sehr kurzzeitig erhitzt werden,
und wobei aus bei bestimmten Ausgleichsvoraussetzungen auftretenden sprunghaften Änderungen im Ablauf des Ausgleichs- und insbesondere Entladevorganges auf Grund der Ergebnisse von zuvor durchgeführten Meßreihen durch Vergleich auf den Anteil der bei niedrigerer Temperatur verdampfenden Flüssigkeitskomponente geschlossen werden kann,
wobei der Vorrichtung zusätzlich ein die Temperatur der Flüssigkeit messender Temperatursensor zugeordnet ist, dessen Meßergebnisse der Meßelektronik zur Korrektur von Temperaturfehlern, welche bei der Anteilsermittlung auftreten können, zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (20) ein Temperatursensor ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Temperatursensor ausgebildete Heizelement (20) zwischen dem Ausgleichskreis (8 a, 8 b) und einem Temperaturmeßkreis (16 a, 16 b) umschaltbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des als Temperatursensor ausgebilde­ ten Heizelementes (20) von einem Stromkreis (8 a, 8 b) auf den anderen (16 a, 16 b) bzw. umgekehrt durch die zugeordnete Meßelektronik (10, 10 a) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des als Temperatursensor ausgebildeten Heizelementes (20) nach einer zeitlichen Folge bewirkt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Folge der Umschaltung des Heizelementes (20) durch ein zugeordnetes Mikrocomputersystem (10 a) bestimmbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (20) als ein Heizwiderstand (21) aus einem Werkstoff mit geeigneter Temperaturabhängigkeit gebildet ist.