Elektronischer Sensor warnt bei überaltertem Motoröl

07.07.2014

Zitat von Wolfgang Kempkens - ingenieur.de

Test bei laufendem Betrieb

Elektronischer Sensor warnt bei überaltertem Motoröl

Motoröl so lange nutzen, wie es noch ausreichend Schmierung hat, das ermöglicht ein neuartiger Sensor, den Ingenieure der TU Wien entwickelt haben. Ein schwingender Minibalken aus Silizium schwimmt im Öl und ermittelt im laufenden Betrieb die Güte des Öls. Langwierige Analysen im Labor werden damit überflüssig, der vorzeitige Austausch des teuren Schmiermittels ebenfalls.

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Motoröl im Labor von Castrol: Bislang konnte man nur schätzen, ob ein Motoröl schon ausgetauscht werden muss oder noch über genügend Schmierfähigkeit verfügt. Jetzt haben Ingenieure der TU Wien einen elektronischen Sensor entwickelt, der die Viskosität von Motoröl im Motor prüfen kann.
Foto: Castrol

Motoröl altert. Dabei verliert es seine Fähigkeiten, Reibung zwischen Metallteilen zu minimieren. Im Extremfall entsteht durch verbrauchtes Öl so viel Reibungswärme, dass das Metall aufschmilzt und sich schlagartig fest miteinander verbindet. Kolbenfresser ist der Fachbegriff.

Um das zu vermeiden wird vor allem Motoröl regelmäßig ausgetauscht, auch wenn es seine Schmierfähigkeit noch nicht verloren hat. In modernen Fahrzeugen ermittelt der Bordrechner den richtigen Zeitpunkt für einen Ölwechsel aus dem Fahrbetrieb. Autos, die vor allem auf Kurzstrecken bewegt werden, brauchen früher neues Öl als die, die schonend über längere Strecken gefahren werden.

Siliziumbalken schwingt im Motoröl

Diese indirekte Methode zur Bestimmung der Notwendigkeit, das Öl zu wechseln, haben Wiener Wissenschaftler hetzt durch eine direkte ersetzt. Sie haben einen Sensor entwickelt, der ständig die Viskosität, also die Zähigkeit des Öls, und dessen Dichte misst. Bei großen Maschinen müssen dazu Proben gezogen und im Labor zeitaufwändig analysiert werden. Oder das teure Öl wird auf Verdacht ausgetauscht.

Der Sensor, den Forscher am Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme der TU Wien entwickelt haben, basiert auf Mikroelektronik. Als Messgerät fungiert ein 2,5 Millimeter langer Balken aus Silizium, auf den eine hauchdünne Schicht Aluminiumnitrid aufgedampft wurde.

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Der neue Flüssigkeitssensor der TU Wien wird direkt in den Motor eingebaut und kann die Schmierfähigkeit des Motoröls anzeigen.
Foto: TU Wien/Georg Pfusterschmied

Die keramische Hülle hat piezoelektrische Eigenschaften: Sie verformt sich, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird, biegt also den Siliziumbalken durch. Wenn der Strom abgeschaltet ist, versucht der Balken, seine Ruhestellung wieder zu erreichen. Wie federnder Stahl beginnt er zu schwingen, gebremst vom umgebenden Öl. Je älter es ist, desto schneller sind die Schwingungen.

Schwingfrequenz wird elektronisch ermittelt

Diese Frequenz zu messen, war die zweite Herausforderung. Gelungen ist das mit einem Rasterkraftmikroskop. Dessen hauchfeine Spitze, die am Ende eines ähnlichen Siliziumbalkens aufgebracht ist, schwingt im Rhythmus einer Sinus-Kurve auf und ab und scannt Oberflächen. Üblicherweise werden die Bewegungen per Laser erfasst, was aber in der trüben Ölbrühe nicht funktioniert. Deshalb tüftelten die Wiener Forscher eine elektronische Lösung aus.

Dabei nutzen sie eine andere Eigenschaft von Aluminiumnitrid. Es ist ein Halbleiter, dessen Leitfähigkeit sich beim Schwingen ändert. Außerdem bilden sich freie Ladungsträger. Beide Veränderungen sind ein Maß für die Güte des Öls. Der Sensor lässt sich mit den Produktionstechniken der Mikroelektronik herstellen und kann sogar in bestehende Motoren integriert werden.

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Quelle: http://www.ingenieur.de/Themen/Chips-S…tertem-Motoroel

Tja, da wird also nur anhand der Viskositätsveränderungen das Öl beurteilt.

Das ist zwar aus 2014, doch da war es ein Testlauf. Die Serie begann natürlich später.
Ob sich diese Sensor-Technik bis heute geändert hat?!

Zitat von Watts

...einen Ölzustandssensor. Der Ölstandsensor misst auch die Qualität des Öls.

Nur wie wird das ermittelt?

Klar kann ich anhand der Viskositätsveränderung sagen, dass die Viskosität abgebaut hat und es höchstwahrscheinlich zur Ölverdünnung gekommen ist.
Doch wie es wirklich um das Öl und den Verschleiß steht, ist damit einfach nicht auszusagen.

Was die Qualität des Öls angeht, hat solch ein Sensor 0,0 Aussagekraft.

Es wäre am Ende ja so, als wenn unsere Analysen auf die kinematischen Viskositäten und den Fahrprofilen beschränkt wären.
Wie möchte man da eine Beurteilung vornehmen, ob das Öl nun fertig ist oder ob der Motor durch Visko xy mm²/s einen erhöhten Verschleiß aufweist?

In meinen Augen sind diese Sensoren noch weniger als ein notdürftiges Mittel um technischen Fortschritt vorzugaukeln.
Damit kann man den Leuten nun locker erzählen, dass der Ölmessstab (Peilstab) aufgrund Hightech unnütz geworden ist und die Technik besser als die Nase, Gefühl, Augen und Ohren des Menschen ist.
_{Wir sind ja bald zu nichts mehr in der Lage und verlieren mehr & mehr unsere Sinne.... ...der Computer mit knallharten Kalkulationen entscheidet nun für uns.}

Klingt interessant.

Die Leitfähigkeit zu messen wäre ein weiterer Schritt.

Wichtig bei solchen Dingen ist auch die Referenz zu erkennen.
Also nach einem Ölwechsel muss die Sensorik die aktuellen Werte des neuen Öls als Referenz aufnehmen, um dann entsprechende Veränderungen wiedergeben zu können.

Mit fixen Parametern wird das nichts.

Man könnte auch per kleinen Nebenstrom zu mindest Eisen im Öl erkennen.
Wäre mit einer Art Magnet-Sensor möglich.

Es bleibt ja die Frage, was aus den Möglichkeiten wirklich gemacht wird, und worauf sich die Hersteller mit ihren "Neuerungen" berufen.

Naja, die Elektronik ist in diesem Fall bestimmt eine feine Sache, um parallel abgleichen zu können. Doch den Ölstab direkt zu verbannen empfinde ich als absolut falschen Weg.
_{Es gibt bei gewissen Herstellern aber wohl noch die Möglichkeit ein Extra zu ordern, um vorhandene Anschlüsse mit der manuellen Öl-Peilung auszustatten...für teuer Geld versteht sich.}

_{Die Ventilhaube mit Öl-Einfülldeckel wird wohl bald ebenfalls verschwinden.... ...gibt dann ein spezielles Befüll-Ventil irgendwo am Kopf oder Block, und fertig.}
Dann ist die Kundschaft selbst beim Öl nachfüllen von entsprechenden Service-Partnern abhängig...

_{Für mich steht fest: Die ausufernde Elektronik im KFZ muss ein Ende haben. Gerade wenn es um das Öl geht, will ich selbst aktiv sein können, als Mensch, mit meinen Sinnen und Erfahrungswerten.}

Zitat von Watts

Der Ölstandsensor misst auch die Qualität des Öls.

Also die Qualität kann solch ein Sensor nicht messen, auch wenn es für Marketingzwecke angegeben wird.
Er kann nur einige wenige Eigenschaften ermitteln und daraus wird dann der Ölzustand berechnet.