DEVICE FOR ELECTRICAL OIL LEVEL CONTROL, ESPECIALLY IN INTERNAL-COMBUSTION ENGINES OF MOTOR VEHICLES

Abstract: 1. Device for electrical oil level monitoring, particularly in motor vehicle internal combustion engines, comprising a dipstick (11) having a cavity (12) which permits the circulation of oil and in which is disposed a temperature dependent resistance element (1) provided with supply leads (3, 4) for connection to an evaluation circuit arrangement having a current supply, characterized in that the resistance element (1) is mounted on a wafer (2 or 5), which fits into the cavity (12) in the dipstick (11) and is made of a material having high thermal conductivity, making a good heat conducting connection thereto, and that the supply leads (3, 4 or 9, 10) consist of an electrical conductor having poor thermal conductivity.

Description: Einrichtung zur elektrischen blfüllstandsüberwachung insbesondere in Kraftfahrzeug Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen olfUllstandsüberwachung insbesondere in Kraftfahrzeug Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei derartigen bekannten Einrichtungen wird als temperaturabhängiges Widerstandselement z.B. ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) benutzt, der in Perlenform in Glas gekapselt sein kann. Ober Zuleitungen kann das temperaturabhängige Widerstandselement an eine Auswertungsschaltungsanordnung mit Stromquelle angeschlossen werden, mit der die an dem Widerstandselement herrschende Temperatur in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann. Dabei wird ausgenutzt, dass das Widerstandselement, je nachdem, wie weit es in ein bessex wärmeleitendes Medium - öl - als Luft eintaucht, mehr oder weniger Wärme an seine Umgebung abgibt, die durch den durch das Widerstandselement fliessenden Strom erzeugt wird. Wenncbeispielsweise das Widerstandselement in öl eintaucht, erfolgt eine weitgehende Wärmeabgabe und die Temperatur des Widerstandselents ist entsprechend niedrig. Dem entspricht ein verhältnismässig niedriger Widerstand und kleiner Spannungsabfall an dem Widerstandselement. Liegt hingegen das Widerstandselement in Luft, so erfolgt nur eine geringe Wärmeabgabe,und das Widerstandselement wird auf eine vergleichsweise hohe Temperatur aufgeheizt. Wegen des dann höheren Widerstatlds- werts des Widerstandselementsfälltan diesem eine relativ grosse Spannung ab, die ausgewertet werden kann. Die Auswertung des Widerstandswerts des temperaturabhängigen Widerstandselements kann mit einer Brückenschaltung mit nachgeschalteten Verstärkerstufen erfolgen. - Das temperaturabhängige Widerstandselement kann zur elektrischen dlfdll- standsüberwachung in einem hohl ausgebildeten ölmessstab untergebracht sein, der gegebenenfalls noch ein weiteres temperaturabhängiges Widerstandselement, insbesondere mit negativem Temperaturkoeffizienten, zur Nul itemperaturüber- wachung aufnimmt. aufnimmt. Zur beschriebenen Funktion des temperatur abhängigen Widerstandselements bei der Füllstandsüberwachung kommt es für einen grossen Messeffekt bzw. zum Erzielen deutlich unterschiedlich elektrischer Signale für das in das öl eingetauchte oder aber ausgetauchte Widerstandselement darauf an, dass dessen Wärmeabgabe an die Umgebung m ausgetauchten Zustand klein ist, jedoch in eingetauchtem Zustand relativ gross ist. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Messeffekt zum Erzielen deutlich unterschiedlicher elektrischer Signale im eigetauchten bzw. ausgetauchten Zustand des temperaturabhängigen Widerstandselements in wenig aufwendiger Weise zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Anordnung des Widerstandselement mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass das Widerstandselement an einem in den Hohlraum des Ülpeilstabs passendes Plättchen aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit unter Bildung einer gut wärmer leitenden Verbindung angebracht ist, wird erreicht, dass die Wärme des Widerstandselements gut an das umgebende öl im eingetauchten Zustand abgegeben wird. Es tritt also eine deutliche relative Abkühlung des Widerstandselements gegen über dem ausgetauchten Zustand ein. Zu diesem grossen Messeffekt trägt bei, dass die Zuleitungen aus einem elektrischen Leiter schlechter Wärmeleitfähigkeit bestehen, über die somit insbesondere im ausgetauchten Zustand des Widerstandselements nur wenig Wärme abgeleitet wird. Das Widerstandelement kann qerinqer also im ausgetauchten Zustand mit verhältnismässigrelektri- scher Energie auf eine recht hohe Temperatur aufgeheizt werden und hat damit einen relativ hohen Widerstand, der beim Eintauchen des Widerstandselements in öl deutlich absinkt. Dabei ist vorteilhaft, dass zum Erreichen des Messeffekts eine relativ geringe elektrische Energie zur Beheizung des Widerstandselements benötigt wird. Es können temperaturabhängige Widerstandselemente geringer Leistungsaufnahme verwendet werden, die dementsprechend klein sind und deren Einbau in den begrenzten Hohlraum eines Ölmessstabs somit unproblematisch ist. - Infolge des grossen Messeffekts sind die Anforderungen an den Verstärker, der die unterschiedlichen Spannungsabfälle an dem elektrischen Widerstandselement auswertet, gering. Die gesamte Einrichtung zur elektrischen ölfüllstandsüberwachung mit der nachgeschalteten Auswertungsschaltungsanordnung mit Stromquelle lässt sich somit kostengünstig herstellen. Damit werden weitreichende Anwendungsmöglichkeiten auch bei weniger aufwendigen Fahrzeugen erschlossen, deren Betriebssicherheit somit erhöht wird. In einer zweckmässigen Ausführungsform besteht das Plättchen, an dem das temperaturabhängige Widerstandselement angebracht ist, aus Metall hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Bronze. Ober das Metall wird ein grosser Teil der mit dem temperaturabhängigen Widerstandselement erzeugten Wärme an das umgebende Ö1 in eingetauchtem Zustand des Widerstandsel ements abgeleitet. Es genügt dabei eine so grosse wirksame Ober fläche des aus dem Metall bestenden Plättchens, die sich noch leicht in dem Hohlraum des Ölmessstabs unterbringen lässt. Bei dem Einbau wird darauf geachtet, dass das metallische Plättchen hoher Wärmeleitfähigkeit nicht unmittelbar mit dem Ölmessstab in eine gut wärmeleitende Verbindung gelangt. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Plättchens,- an dem das Widerstandselement angebracht ist, aus Keramik, welches ebenfalls gut wärmeleitend ist. Das Keramikplättchen hat darüber hinaus den Vorteil, dass es elektrisch isolierend ist und sich als Substrat (Träger) für die Zuleitungen zu dem Widerstandselement eignet. Die Zuleitungen werden vorteilhaft aus Konstanten gefertigt, welches den Messeffekt praktisch nicht verfälscht. Zum Einbau des Plättchens in den Hohlraum eines Ölmessstabs hat sich eine rechteckige Form des Plättchens als besonders geeignet erwiesen. Damit kann das Plättchen trotz der beschränkten Einbaubreite eine genügende Oberfläche zur Wärmeabgabe an das Ö1 im eingetauchten Zustand aufweisen. Als besonders vorteilhafte Dimensionierung des rechteckförmigen Plättchens hat sich eine Breite von ca. 3 mm und eine Höhe von etwa 9 mm herausgestellt. Dabei ist das Plättchen, wenn es aus Metall gefertigt ist, vorteilhaft 0,1 mm dick; bei der Ausführung aus Keramik ,3mm. Es wird somit ein gutes Verhältnis zwischen der wärmeübertragenden Oberfläche des Plättchens und der Wärmekapazität des Plättchens erreicht. Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform des an dem Plättchen angebrachten Widerstandselements mit Zuleitungen in einer Seitenansicht, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Widerstandselements auf einem Plättchen, ebenfalls mit Zuleitungen, in einer Seitenansicht und Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ende eines Ölmessstabs, in dem unter anderem ein temperaturabhängiges Widerstandselement mit Plättchen zur blfüllstands- überwachung untergebracht ist. Die Plättchen und die Widerstandselemente sind in der Zeichnung vergrössert dargestellt. In der Zeichnung ist mit 1 ein elektrisches Widerstandselement mit positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) bezeichnet, welches bei beiden Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 eingesetzt wird. In der ersten Ausführugnsform nach Fig. 1 ist das Widerstandselement auf einem aus Bronze bestehenden Plättchen 2 wärmeleitend fest angebracht. Zwei Zuleitungen 3, 4 zu dem Widerstandselement bestehen aus Konstantandraht. Die Zuleitung 3 ist an dem Bronzeplättchen kontaktiert, welches widerum eine elektrische Verbindung zu einem Anschlusspunkt des Widerstandselements 1 herstellt. Die zweite Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 zunächst dadurch, dass das Plättchen 5 aus Keramik besteht. Das Keramikplättchen dient nicht nur zur festen und gut wärmeleitenden Anbringung des Widerstandselements 1, sondern auch als Substrat für zwei Leiterbahnen 6 und 7, die als Teil der Zuleitungen zu dem Widerstandselement dienen. Während die Leiterbahn 6 auf der dem Betrachter zuqewandten Seite des in Fia. 2 darsestellten Plättchens direkt - - - mit dem Widerstandselement 1 kontaktiert ist, erfolgt die Kontaktierung der Leiterbahn 7 über eine elektrische Brücke 8. ..Mit den Leiterbahnen 6, 7 sind Konstantandrähte 9, 10 zur weiteren elektrischen Verbindung des Widerstandselements mit einer nicht dargestellten Auswertungsschaltung kontaktiert. Aus Fig. 3 geht hervor, wie ein unteres Ende eines Ölmessstabs 11 mit einem Hohlraum 12 ausgeformt ist, welcher in eine untere Öffnung 13 übergeht. Ausserdem ist der Ölmessstab mit einem seitlichen Fenster 14 durchbrochen. Durch die untere Öffnung 13 und das Fenster 14 kann eine Öl zirkulation erfolgen, die mit der Linie 15 angedeutet ist. In dem Hohlraum des olmessstabs, und zwar im Bereich des Fensters 14 ist ein Widerstandselement 1 mit einem Plättchen (Träger) 2 aus Bronze bzw. 5 aus Keramik angeordnet, je nach dem ob die erste oder zweite Ausführungsform eingesetzt wird. Die Zuleitungen 3, 4 - im Falle der zweiten Ausführungsform 9, 10 - sind aus dem Ölmessstab zu einer nicht dargestellten Auswertungsschaltungsanordnung mit Stromquelle herausgeführt. In dem Hohlraum des Ölmessstabs ist noch ein weiteres temperaturabhängiges Widerstandselement 16 angeordnet, welches einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) aufweisen kann und insbesondere zur Öl temperaturmessung eingesetzt wird. Die Anschlüsse des zweiten Widerstandselements 16 sind nicht dargestellt. Wenn das Plättchen 2 mit dem Widerstandselement in umgebendes - in Fig. 3 nicht gezeigtes - öl eintaucht, wird die in dem Widerstandselement erzeugte Wärme über die PlSttchenober- fläche weitgehend an das öl abgegeben und die Temperatur des Widerstandselements wird relativ niedrig gehalten. Liegt andererseits das Widerstandselement 1 mit dem Plättchen 2 in dem Hohlraum 12 frei in Luft, so wird nur wenig Wärme von dem Widerstandselement und dem Plättchen an die Umgebung abgegeben und das Widerstandselement wird auf eine relativ hohe Temperatur durch den durch die Zuleitungen 3, 4 fliessenden Strom erwärmt. Dabei erfolgt allenfalls nur eine geringe Wärmeableitung über die Zuleitungen 3, 4 und praktisch keine Wärmeableitung über den ölmessstab 11. Mit der nicht dargestellten Auswertungsschaltungsanordnung, die an die Zuleitungen 3, 4 anzuschliessen ist, kann daher ein stark unterschiedlicher Spannungsabfall an dem Widerstandselement festgestellt werden, je nach dem, ob das Widerstandselement mit dem Plättchen sich in eingetauchtem oder ausgetauchtem Zustand befindet.

Claims: Patentansprüche: 1. Einrichtung zur elektrischen olfüllstandsüberwachung insbesondere in Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, mit einem in einem Hohlraum eines Ölmessstabs untergebrachten temperaturabhängigen Widerstandselement, welches Zu leitungen zum Anschluss an eine Auswertungsschaltungs anordnung mit Stromquelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (1) an einem in den Hohlraum (12) des Ölmessstabs (11) passenden Plättchen (2 bzw. 5) aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit unter Bildung einer gut wärmeleitenden Verbindung angebracht ist und dass die Zuleitungen (3, 4 bzw. 9,10) aus einem elektrischen Leiter schlechter Wärmeleitfähigkeit bestehen. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein aus Metall hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Bronze, bestehendes Plättchen (2). 3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein aus Keramik bestehendes Plättchen (5). 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (2 bzw. 5) rechteckförmig ausgebildet ist. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das rechteckförmige Plättchen (2 bzw. 5) etwa 3 mm breit und 9 mm hoch ist. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-5, g e k e n n z e i c h ne t d u r c h Zuleitungen (3, 4 bzw. 9,10) aus Konstantandraht. 7. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n,e t dass das aus Keramik bestehende Plättchen (5) zugleich als Substrat für Leiterbahnen (6, 7) dient.

Inventors: BENDA, FRANZ
Applicants: VDO ADOLF SCHINDLING AG
Application year: 1986
Main classification: G01F23
IPC codes: G01F23