DE10147804A1

DE10147804A1 - Online method for determination and monitoring of the properties of hygroscopic fluid, especially brake fluid, whereby highly time resolved measurements of the temperature of a heated sample of fluid are made

Info

Publication number: DE10147804A1
Application number: DE2001147804
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Weick; Steffen Welsch; Peter Schultheis
Original assignee: CONSENS GmbH
Current assignee: CONSENS GmbH
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-24

Abstract

Method for monitoring a hygroscopic fluid, in which a sample of the fluid is warmed and the fluid is then evaluated. According to the method a fluid sample is warmed in a measurement chamber with a suitable controlled heating element until a preset temperature is obtained. The temperature in the region adjacent to a sensor is measured with a time resolution of the order of milliseconds in order to determine if the fluid reaches its boiling point. The invention also relates to a corresponding device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer hygroskopischen Flüssigkeit, bei dem eine Probe der zu überwachenden Flüssigkeit erwärmt wird und danach eine Auswertung der Parameter der Flüssigkeit erfolgt. The invention relates to a method and a device for monitoring a hygroscopic liquid, in which a sample of the to be monitored Liquid is heated and then an evaluation of the parameters of the Liquid occurs.

Die Erfindung ermöglicht die automatische Online-Detektion des Vorhandenseins und der Beschaffenheit einer hygroskopischen Flüssigkeit in einem geschlossenen Behälter. Beispielsweise kann damit eine Überwachung der Bremsflüssigkeit in Fahrzeugen vorgenommen werden. The invention enables the automatic online detection of the presence and the nature of a hygroscopic liquid in one closed container. For example, it can monitor the brake fluid be made in vehicles.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung von Flüssigkeiten bekannt. Various methods and devices are known in the prior art Monitoring liquids known.

Nach DE 39 10 242 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei denen zur Messung oder zur Überwachung der Beschaffenheit, des Siedepunktes, der thermischen Belastbarkeit oder der thermischen Reserve einer Flüssigkeit, insbesondere einer Bremsflüssigkeit, eine Probe der zu untersuchenden Flüssigkeit in eine Messkammer eingeschlossen wird, welche eine bewegliche Wandung in Form der Stirnfläche eines Kolbens, einer Membran oder dergleichen aufweist. Durch Krafteinwirkung auf diese bewegliche Wandung wird ein Unterdruck in der Messkammer erzeugt, der den Siedepunkt der zu untersuchenden Flüssigkeit herabsetzt und der nur dann zu einer Erweiterung des Volumens der Messkammer führt, wenn die Flüssigkeit bis zum reduzierten Siedepunkt erhitzt ist. Die Erweiterung der Messkammer wird signalisiert und dient zur Qualitätsbeurteilung der Bremsflüssigkeit oder als Maß zur Feststellung der so genannten thermischen Reserve. According to DE 39 10 242 A1, a method and a device are known from those for measuring or monitoring the nature, boiling point, the thermal load capacity or the thermal reserve of a liquid, in particular a brake fluid, a sample of the one to be examined Liquid is enclosed in a measuring chamber, which has a movable wall in the form of the end face of a piston, a membrane or the like. By applying force to this movable wall, a negative pressure in the measuring chamber, which is the boiling point of the liquid to be examined reduced and only then to an expansion of the volume of the measuring chamber leads when the liquid is heated to the reduced boiling point. The Extension of the measuring chamber is signaled and is used for quality assessment of the Brake fluid or as a measure to determine the so-called thermal Reserve.

Nachteilig bei dieser Methode ist, dass ein hoher gerätetechnischer Aufwand erforderlich ist und dass infolge der relativ hohen Trägheit des Messanordnung eine längere Zeit bis zur Behebung auftretender Störungen unvermeidbar ist. The disadvantage of this method is that it requires a lot of equipment is necessary and that due to the relatively high inertia of the measuring arrangement a longer period of time is unavoidable until faults are remedied.

Ferner ist in DE 36 39 664 A1 ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Zustandes oder der Beschaffenheit einer hydraulischen Flüssigkeit beschrieben. Zur Bestimmung und Überwachung des Zustandes oder der Beschaffenheit einer hydraulischen Flüssigkeit, die sich beispielsweise in einer Bremsanlage befindet, wird mit Hilfe von Sensorelementen einerseits der Siedepunkt oder ein von dem Siedepunkt abhängiger Kennwert der Flüssigkeit und andererseits die momentane Temperatur der Flüssigkeit gemessen. Durch Vergleich beider Messwerte wird eine so genannte thermische Reserve bestimmt, die ein Maß für die weitere zulässige Erwärmung der Flüssigkeit darstellt. Beim Erreichen eines vorgegebenen Minimalwertes der thermischen Reserve wird ein Warnsignal ausgelöst. Die verwendeten Sensorelemente besitzen Hohlräume mit offenen, durchbrochenen Wandungen und sind derart ausgebildet, dass sich nach dem Aufheizen in einem unterhalb der Siedetemperatur liegenden Temperaturbereich eine stabile Zellularkonvektion einstellt, die als Maß für die Beschaffenheit oder den Zustand der Flüssigkeit auswertbar ist. Nachteilig ist hierbei, dass bei der Ermittlung des Siedepunktes ein unerwünschter Druck im Flüssigkeitsbehälter entsteht. Furthermore, DE 36 39 664 A1 describes a method, an apparatus and an Circuit arrangement for monitoring the state or the nature of a hydraulic fluid described. To determine and monitor the Condition or condition of a hydraulic fluid that is is located in a braking system, for example, with the help of Sensor elements on the one hand the boiling point or a characteristic value dependent on the boiling point of the liquid and on the other hand the current temperature of the liquid measured. By comparing the two measured values, a so-called thermal Reserve determines which is a measure of the further permissible warming of the Represents liquid. When a predetermined minimum value is reached thermal reserve, a warning signal is triggered. The sensor elements used have cavities with open, perforated walls and are like this trained that after heating in a below the Boiling temperature lying temperature range sets a stable cellular convection, which as Measure of the nature or condition of the liquid can be evaluated. The disadvantage here is that when determining the boiling point unwanted pressure in the liquid container arises.

Ferner ist nach DE 40 02 792 A1 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Beschaffenheit einer Druckübertragungsflüssigkeit, insbesondere der Siedetemperatur einer Bremsflüssigkeit bekannt, welche im wesentlichen aus einem elektrisch beheizbaren Sensorelement besteht, das in die zu untersuchende Flüssigkeit eintaucht, aus einer Stromquelle, die einen Strom konstanter Amplitude liefert und aus einer Messeinrichtung zur Messung des Spannungsabfalles über dem Sensorelement. Das Sensorelement ist derart gestaltet und der Heizstrom derart bemessen, dass sich nach dem Aufheizen des Sensorelementes für die Dauer der Messung eine stabile Zellularkonvektion einstellt, wobei der am Sensorelement abgegriffene Spannungsabfall als Maß für die Beschaffenheit der Flüssigkeit auswertbar ist. Das Sensorelement ist in Form eines beidseitig eingespannten Linearleiters ausgebildet. Das Sensorelement kann auch aus mehreren parallel oder in Serie geschalteten Linearleitern dieser Art bestehen. Furthermore, according to DE 40 02 792 A1 is a device for determining the Condition of a pressure transmission fluid, in particular the Boiling temperature of a brake fluid known, which essentially consists of a there is an electrically heatable sensor element that is in the investigated Liquid is immersed from a power source that is a constant current Amplitude delivers and from a measuring device for measuring the voltage drop over the sensor element. The sensor element is designed in such a way Measure the heating current in such a way that after the heating of the sensor element sets a stable cellular convection for the duration of the measurement, whereby the am Tapped voltage drop as a measure of the quality of the sensor element Liquid can be evaluated. The sensor element is in the form of a bilateral clamped linear conductor. The sensor element can also consist of several there are parallel or series connected linear conductors of this type.

Auch hierbei entsteht bei der Ermittlung des Siedepunktes ein unerwünschter Druck im Flüssigkeitsbehälter. Here too, an undesirable result occurs when determining the boiling point Pressure in the liquid container.

Bei allen bekannten Einrichtungen ist insbesondre die Trägheit des Messsystems nachteilig. In all known devices, the inertia of the measuring system is particularly important disadvantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine Überwachung von hygroskopischen Flüssigkeit mit einfachen Mitteln und hoher Messdynamik möglich ist, ohne dass merkbare Druckerhöhungen im Flüssigkeitsbehälter auftreten. The invention has for its object a method and a device of the type mentioned at the outset, in which monitoring of hygroscopic liquid possible with simple means and high measuring dynamics without any noticeable pressure increases in the liquid container.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale und mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 4 angegebenen Merkmale enthält, gelöst. According to the invention, the object is achieved by a method which the Features specified claim 1 and with a device which the in Claim 4 contains specified features, solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous refinements are specified in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. The invention is characterized by a number of advantages.

Sie ermöglicht eine automatische Online-Detektion von Vorhandensein und Beschaffenheit einer hygroskopischen Flüssigkeit und ist gegenüber bekannten Überwachungsmethoden einfach herstellbar und erfordert einen geringen Wartungsaufwand. Besonders hervorzuheben ist die gute Miniaturisierungsmöglichkeit der Vorrichtung. It enables automatic online detection of presence and The nature of a hygroscopic liquid and is known Monitoring methods are easy to manufacture and require a low level Maintenance. Of particular note is the good one Possibility of miniaturization of the device.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen: In the accompanying drawing:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung und Fig. 1 is a sectional view of the device and

Fig. 2 die zugehörige Ansicht von unten. Fig. 2 shows the associated view from below.

Die Vorrichtung enthält ein Sensorelement 1 zur Messung der Temperatur des Sensor umgebenden Mediums sowie ein Heizelement 2 zum Erwärmen eines Teils des den Sensor umgebenden Mediums. Es ist auch möglich, dass Sensorelement 1 und Heizelement 2 als ein Bauelement ausgeführt sind. Mit einer Abgrenzung 3 wird das zu erwärmendem Medienvolumen vom Gesamtvolumen des Mediums getrennt, so dass sich die zu überwachende Medium in einer Messkammer befindet. Die Messkammer ermöglicht einen langsamen Austausch zwischen dem untersuchten Medium und dem Gesamtvolumen. In der dargestellten Ausführung wird dies dadurch erreicht, dass die Messkammer unten geöffnet ist und seitliche Durchbrüche aufweist. Bei dieser Ausführung ist bildet die Messkammer einen unten geöffneten Zylinder in dem Sensorelement 1 und Heizelement 2 konzentrisch angeordnet sind. The device contains a sensor element 1 for measuring the temperature of the medium surrounding the sensor and a heating element 2 for heating part of the medium surrounding the sensor. It is also possible for sensor element 1 and heating element 2 to be designed as one component. With a delimitation 3 , the media volume to be heated is separated from the total volume of the medium, so that the medium to be monitored is located in a measuring chamber. The measuring chamber enables a slow exchange between the examined medium and the total volume. In the embodiment shown, this is achieved in that the measuring chamber is open at the bottom and has lateral openings. In this embodiment, the measuring chamber forms a cylinder which is open at the bottom and in which sensor element 1 and heating element 2 are arranged concentrically.

Sensorelement 1 und Heizelement 2 sind mit einer mikrorechnergesteuerten Ansteuer- und Auswerteeinheit 4 verbunden. Sensor element 1 and heating element 2 are connected to a microcomputer-controlled control and evaluation unit 4 .

Die Wirkungsweise der Vorrichtung besteht darin, dass das Flüssigkeitsvolumen in der Messkammer, welches das Sensorelement 1 umgibt, durch das Heizelement 2 bis auf einen vorgegebenen Temperaturwert aufgeheizt wird und von der Auswerteeinheit 4 anhand des im Millisekundenbereich aufgelösten Temperaturverlaufs festgestellt wird, ob sich in der Umgebung des Sensorelementes 1 Flüssigkeit befindet und wie diese Flüssigkeit bzgl. ihres Siedepunktes beschaffen ist. The mode of operation of the device is that the volume of liquid in the measuring chamber, which surrounds the sensor element 1 , is heated up to a predetermined temperature value by the heating element 2 and is determined by the evaluation unit 4 on the basis of the temperature profile resolved in the millisecond range whether there is any in the environment of the sensor element 1 is liquid and how this liquid is made with respect to its boiling point.

Der Aufheizvorgang wird dabei von der Ansteuereinheit 4 nach einem geeigneten wählbaren Regime gesteuert. Die Heizenergie wird dem Heizelement 2 dabei so zugeführt, dass die Flüssigkeit nicht zum Sieden gelangt, um zu verhindern, dass in dem geschlossenen Behältnis ein Überdruck erzeugt wird. Durch die hohe Messdynamik des Systems wird sofort beim Erreichen der Siedetemperatur eines geringen Flüssigkeitsvolumens der Heizvorgang unterbrochen, so dass keine merkliche Druckerhöhung und damit auch keine Volumenvergrößerung eintritt. Durch die Begrenzung des untersuchten Flüssigkeitsvolumens in der Messkammer wird die Druckerhöhung minimiert, so dass keine merklichen Auswirkungen auf das Gesamtsystem auftreten. The heating process is controlled by the control unit 4 according to a suitable selectable regime. The heating energy is supplied to the heating element 2 in such a way that the liquid does not boil in order to prevent excess pressure from being generated in the closed container. Due to the high measuring dynamics of the system, the heating process is interrupted immediately when the boiling temperature of a small volume of liquid is reached, so that there is no noticeable increase in pressure and therefore no increase in volume. By limiting the volume of liquid examined in the measuring chamber, the pressure increase is minimized, so that there are no noticeable effects on the overall system.

Mit Hilfe der Auswerteeinheit 4 kann an ein nachgeordnetes System eine Information darüber übermittelt werden, ob sich in der Umgebung des Sensorelementes 1 Flüssigkeit vorhanden ist und in welchem Zustand sich diese Flüssigkeit befindet. Insbesondere kann ein erforderlicher Füllstand im Behältnis und die Beschaffenheit der Flüssigkeit, insbesondere der Wassergehalt übermittelt werden, so dass sofort eine Aussage vorliegt, ob die Flüssigkeit den notwendigen Anforderungen entspricht oder ob sie eventuell ausgetauscht werden muss. With the aid of the evaluation unit 4 , information can be transmitted to a downstream system as to whether liquid is present in the vicinity of the sensor element 1 and in what state this liquid is. In particular, a required fill level in the container and the nature of the liquid, in particular the water content, can be transmitted, so that there is immediately a statement as to whether the liquid meets the necessary requirements or whether it may have to be replaced.

Als nachgeordnetes System kann sowohl eine technische Einrichtung als auch eine Person die Information empfangen und auswerten. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Sensorelement
2 Heizelement
3 Abgrenzung
4 Ansteuer- und Auswerteeinheit
As a subordinate system, both a technical device and a person can receive and evaluate the information. REFERENCE SIGN LIST 1 sensor element
2 heating element
3 delimitation
4 control and evaluation unit

Claims

1. A method for monitoring a hygroscopic liquid, in which a sample of the liquid to be monitored is heated and then the parameters of the liquid are evaluated, characterized in that the volume in a measuring chamber is controlled by a control unit ( 4 ) by means of a suitable regime Controlled heating element is heated up to a predetermined temperature value and the evaluation unit uses the temperature curve, which is resolved in the millisecond range, to determine whether there is liquid in the vicinity of the sensor element and whether its boiling point has been reached for this liquid.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heating energy is fed to the heating element in such a way that only a very small proportion of liquid, which is in the immediate vicinity of the sensor, at most for a short time Boiling.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that a subordinate system from the evaluation unit Information on the level and / or the water content of the hygroscopic liquid is transmitted.

4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a measuring chamber is arranged in a closed container in which the liquid to be checked is located, which by a delimitation ( 3 ) a part of the liquid from Total volume of the medium separates, the separation having a partial permeability, and a sensor element ( 1 ) for measuring the temperature and a heating element ( 2 ) for heating the liquid part located within the separation is arranged within the separation.

5. The device according to claim 4, characterized in that the sensor ( 1 ) and heating element ( 2 ) are coupled to a microcomputer-controlled control and evaluation unit ( 4 ).

6. The device according to claim 4 or 6, characterized in that sensor element ( 1 ) and heating element ( 2 ) are integrated in one component.