BMW C1 Ölthermometer von Erhard Rösler
Leider besitzt der C1 kein Ölthermometer, obwohl dies insbesondere während der Warmlaufphase besonders wichtig ist (siehe Diagramme am Schluß). Erhard hat eine entsprechende Lösung gefunden. Hierbei handelt es sich um einen Prototyp. Die Realisiereung erfolgte mit Bauteilen aus der Industrie, die leider auch einen entsprechende Preis haben und optisch natürlich nicht auf ein Cockpit getrimmt sind. Aber, es sind keine Grenzen gesetzt. Diese Idee kann sicherlich auch mit anderen Bauteilen umgesetzt werden. Hier sind nun die Elektroniker aus der Consumer Branche unserer C1-Gemeinde besonders gefragt. Neue Lösungen können hier veröffentlich werden. Einfach mailen.
Die Öltemperatur von Erhard Rösler
Präambel
Neben der Schmierung hat das Öl auch die Aufgabe, Wärme abzuführen, insbesondere von den heißen Regionen
des Motors, also Kolbenboden und Zylinderwand. In einem 4-Takt-Verbrennungsmotor entstehen im Brennraum Gastemperaturen von 1800...2500°C. Ein (kleiner) Teil davon wird in Bewegungsenergie umgesetzt und der nicht umgesetzte
Teil (Wärme) muss abgeführt werden, u.a. vom Öl. So entstehen im Bereich des Kolbenbodens Temperaturen von ca. 300°C und im Bereich des obersten (1.) Kolbenringes noch 180...250°C. Diese Wärme wird auch vom Öl
aufgenommen. Im Ölsumpf bleiben dann noch 100...150°C übrig.
Wird bei kaltem Motor zuviel Gas gegeben, kondensiert der unverbrannte Kraftstoff an der Zylinderwand und lagert sich im Öl ab; wäscht anfangs auch den Ölfilm weg. Darum Messung der Öltemperatur um sicherzugehen ab wann der Motor ungehindert voll belastet werden kann. Im Öl eingelagerter Kraftstoff wird nur langsam und bei höherer Temperatur abgebaut.
Allgemeines
im ersten Ansatz glaubt man, das geht ganz einfach. Erst bei näherem Hinsehen erkennt man die
Krux. Der Fühler sollte schnell sein, nicht von der metallischen Wand des Motorgehäuses beeinflusst und möglichst temperaturlinear sein. Leicht einzubauen und noch leichter auszuwerten.
Die üblichen für Motor- oder Öltemperatur verfügbaren Fühlerelemente im Hobby Markt sind sogenannte Kaltleiter oder PTC’s. Fühler die ihren elektrischen Widerstand mit steigender Motortemperatur erhöhen. Kosten sollen sie nichts, und rüttelfest müssen sie auch sein. Daten von Vertreibern gibt es nicht. Nach Messungen der temperaturabhängigen Widerstandswerte und Auswertung derselben ergab sich, dass hier meist Fühler verwendet werden, wie sie in Übertemperatursicherungen vom Elektromotoren eingebaut werden.
Kennlinie: nicht linear. Messabweichungen bei kleinen Temperaturen sehr groß, mit zunehmender Temperatur (ab ca. 120 °C) immer geringere Abweichung., genau bei +130 °C (Abschaltwert der Wicklungstemperatur)
ist ein solcher Fühler für die C1 brauchbar?
Die Diskussion über die Ölverdünnung durch Benzin ergab für mich, dass dieser Fühler wenig tauglich ist. In erster Linie kommt es doch darauf an, zu erfahren, wann ist die Öltemperatur hoch genug, dass ich die Ölverdünnung, die ja bei kaltem Motor und viel Gas geben entsteht, vermeiden kann. Ein Fühler, der im unteren Bereich Abweichungen über 30 % aufweist, ist wenig tauglich.
Ja und schnell sollte er auch sein, 1 Min bei 60 km/h ist 1 km, die Ansprechgeschwindigkeit sollte sich demnach im wenigen Sekundenbereich bewegen.
Lösung
Für mich kann daher nur ein mineralisoliertes Thermoelement (Mantelthermoelement) in Frage. Das lässt sich
wegen seiner Abmessungen einfach einbauen und es ist sehr schnell wenn es dünn ist.
Sein Nachteil, bei den Temperaturen die gemessen werden, bewege es sich im 5 mV Bereich bei Vollausschlag, und die Thermoleitung kann nicht mit x-beliebigem Draht verlängert werden, es muss auch so was wie Thermodraht sein, sonst gibt’s Messfehler. Ich kann also nicht ein x-beliebiges mV-Meter zur Auswertung verwenden, ach ja und mV linear ist es nicht, also krumm!.
Würde ich ein Fühlerelement wie vor, aber mit einem Widerstandsthermometer, Pt100 oder P1000 nehmen, ginge das auch. Aber bedingt durch die Abmessungen des Fühlerelementes selbst liege ich mit 3 mm Ø als kleinste preiswerte Abmessung 10 mal höher in der T90 -Zeit. Also 6 Sekunden gegenüber 0,6 Sekunden.
Und der Einbau macht auch ein bisschen mehr Mühe. Aber ich kann mit Kupfer verlängern. Hier muss ich den Fühler mit einem Konstantstrom versorgen (ca. 600 µA) und messe dann den Spannungsabfall als Ergebnis der Widerstandsänderung. 0°C entsprechen 100 Ohm, die Änderung per K ist 0,385 Ohm, für 100°C wäre also ein Widerstand von 138,5 Ohm als Messwert auszuwerten. Und das Signal ist linear.
Mir stand ein Mantelthermoelement Typ J mit 1,5 mm Ø mit Festkabel aus einer Demo-Anlage zur Verfügung,.
Der Einbau-Ort sollte leicht zugänglich sein und es sollte keine Bohrung in das Motorgehäuse eingebracht werden, also einfacher Rückbau.
Ich entschied mich für den Öl Peilstab als Einsatzort, er ist aus Kunststoff, leicht zu bearbeiten, man kann ihn austauschen, und er taucht weit genug ins Öl ein. Die Praxis spricht von 10 x Ø des Fühlers, um Messfehler durch Wärmeableitung zu vermeiden. Eine schräg verlaufende Bohrung wurde in den Peilstab eingebracht, gerade dick genug um den Fühler aufzunehmen. Belässt man den Einbau nur mit Einstecken läuft man in Gefahr dass Öl durch den Ringspalt austritt. Also sollte abgedichtet werden.
Dazu wurde diese Bohrung auf den Kerndurchmesser einer Hohlschraube erweitert und ein entsprechendes Gewinde geschnitten. Die Hohlschraube wurde aus einem Messinggewindebolzen hergestellt, der mit einer Bohrung, Mantel Ø des Fühlerelementes + 0,1 mm, versehen wurde. Hier M5 und 1,6 mm. Nun ging es an das Herstellen eines Quetschringes, der in der Gewindebohrung für die notwendige Abdichtung sorgt. Ein Weichgummi Rundteil das stramm in die Gewindebohrung passte mit einer kleinen Bohrung wurde gewählt.
Der Fühler hat in meinem Fall ein fest angeschlossenes Kabel, schlecht für die Messung des Ölstandes, besser wäre es einen Fühler mit Stecker zu benutzen.
Die Thermo-Leitung wurde unter der Tunnelabdeckung nach vorn zum kleinen Ablagekasten verlegt. Der elektrische Anschluss geschah mittels Schneidklemmtechnik üblich für KFZ Betrieb. Der Abgriff erfolgte von den Zuleitungen der Steckdose.
Der Messumformer ist ein Industriegerät, in Zweileitertechnik und hat ein eingebautes LCD- Anzeigenfeld in Form eines Bargraphs. Anzeige 0...100 %. Auflösung 2 %.
Messbereich eingestellt 0...150 °C = 0...100 %
Befestigung mittels 35 mm Hutschiene.
Versorgung 6,5 bis 35 V DC.
Messbereiche und Fühlerart sind mittels SW und Modem einstellbar.
Einsatzbereich bezogen auf die Umgebungstemperatur –20 bis +85 °C.
Bezugsquellen
Sensoren. Fa. Greisinger, Hans Sachs Strasse 26,
93128 Regenstauf, fon 09402 9383 0, fax 09402 9383 33
Mantelthermoelement Typ K, 1, 5 mm 130 mm lang, Stecker , GTT1150 OK
€ 21,50
Verlängerung VKA 2 m, Silikon isoliert und Steckkupplung € 17,70
Anzeiger / Messumformer (nicht getestet auf Elektronik Störungen / Versorgung)
Versorgung 9 bis 12 V (C1 bei Betrieb ca. 13,8 V)
Umgebungstemperaur 0....40 °C
Typ GTP 1155 € 33,60
Fa. Greisinger
oder
Messumformer mit Bargraph (getestet siehe oben);
Versorgung 6,5 V bis 35 VDC
mit galvanischer Trennung
Uniflex Riso 9404-202-09051
z.B. eingestellt auf Typ K 0...150 °C; ca. 296 € Listpreis. *)
ohne galvanische Trennung
Uniflex R 9404-202-08051
z.B. eingestellt auf Typ K 0...150 °C; ca. 170 € *)
dazu ein Referenzmesswiderstand (Pt100) zur Temperaturkompensation der kalten Lötstelle
9404-202-08311 ca. 25 € oder Pt100 in T092 Gehäuse € 4,70 (Greisinger)
von
PMA Prozeß- und Maschinen Automation GmbH
Miramstrasse 87
34123 Kassel
fon 0561 505 1307, fax 0561 505 1710
bei letzterer Firma sind auch Sensoren nach Angabe erhältlich, aber teurer.
*) Vermutlich in Kürze mit Sonderpreis verfügbar.
Ich würde mich über Rückantworten freuen. Auch sind Kommentare im Gästebuch gerne willkommen.
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