Elektronische Zunge überwacht Qualität von Öl in Motoren und Hydraulikanlagen

Ein Ölwechsel bei Verbrennungsmotoren und Hydraulikanlagen wird immer seltener fällig. Doch meist richten sich die Intervalle nach Erfahrungswerten, statt nach objektiven Kriterien. Ein Sensor in Dünnschichttechnik, der auf der Messe „Sensor“ in Nürnberg gezeigt wird, könnte bald das „wahre Alter“ des Öls überwachen.

Zu Beginn der Massenmotorisierung in den 50er Jahren war eine Inspektion des Fahrzeugs mit Ölwechsel etwa alle 3 000 Kilometer fällig. Dank verbesserter Motoren und Öle erhöhte sich dieses Intervall auf derzeit rund 30 000 und in wenigen Jahren wird wohl die dreifache Laufleistung erreicht werden. Dennoch: Wann ein Motor- oder Hydrauliköl ausgewechselt werden soll, richtet sich in der Regel eher nach Herstellerempfehlungen als nach rational begründeten Parametern. Nur bei großen Anlagen wie Schiffsmotoren oder hydraulischen Kränen lohnt es sich, das „wahre Alter“ des Öls im chemischen Labor zu ermitteln. Dies könnte sich ändern, wenn ein Sensor serienreif ist, der in einem Projekt mit der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen FVV am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM entwickelt wird.

Noch sind für den dauerhaft verlässlichen Betrieb der „elektronischen Zunge“ einige Hürden zu nehmen, wie Projektleiter Martin Jägle erläutert: „Insbesondere Korrosion, Verschlammung oder Verlackung der Sensoroberfläche bereitet uns Schwierigkeiten. Immerhin testen wir ein Verfahren, mit dem der damit einhergehenden Signaländerung rechnerisch entgegengesteuert werden kann.“ Auf der Fläche eines kleinen Fingernagels sind mehrere Elektroden unterschiedlich weit voneinander entfernt angeordnet. Verschmutzt oder verschleißt sich die Oberfläche gleichmäßig, so gehen alle Messsignale in den Keller. Daraus lässt sich der Kontaktwiderstand zwischen Elektrode und Öl ermitteln und rechnerisch eliminieren.

Eine weitere wichtige Messgröße ist die Total Base Number TBN. Insbesondere schwefel- und stickstoffhaltige Abgase im Verbrennungsraum bewirken, dass der Säuregehalt im Motoröl allmählich ansteigt. Um der damit verbundenen Korrosion metallischer Motorteile vorzubeugen, setzen Ölhersteller ihren Produkten basische Additive zu. Sie neutralisieren die Säuren, und also ist die abnehmende TBN ein wichtiges Maß zur Beurteilung der Ölqualität. Um ein verlässliches Signal zu ermitteln, ist es weiterhin erforderlich, den Wassergehalt und die jeweilige Temperatur des Öls zu messen. Derzeit wird die elektronische Zunge für den Einsatz in Automotoren getestet. Unabdingbar für einen Serieneinsatz wird die kostengünstige Fertigung in Dünnschichttechnik auf einem keramischen Aluminiumoxidträger sein. Über den Stand der Entwicklung können sich Fachleute vom 13. bis 15. Mai auch auf der Messe in Nürnberg informieren – am Stand 321 / 327 in Halle 7.

Ansprechpartner:

Martin Jägle
Telefon 0761 – 8857-345
Fax -224
E-mail: martin.jaegle@ipm.fraunhofer.de