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News: Läuft wie geschmiert

Damit der Motor richtig schnurrt, sollte in regelmäßigen Abständen das Öl gewechselt werden, sonst droht ein Kolbenfresser. Bislang gab aber es keinen Sensor, der den aggressiven Bedingungen des Motorbetriebs standhielt und so war es nicht möglich, den Abnutzungsgrad des Öls zu bestimmen. Ein robuster Sensor aus Siliciumcarbid kann nun direkt im Motor oder Getriebe die Zähigkeit und elektrischen Eigenschaften der Schmierstoffe messen. Damit lassen sich Qualität und Zustand bestimmen und so der bestmögliche Zeitpunkt für einen Ölwechsel.
Damit der Wagen einwandfrei läuft und der Motor schnurrt, empfiehlt es sich, in regelmäßigen Abständen das Öl zu wechseln – ansonsten droht der Kolbenfresser. Diese Intervalle richten sich zum Beispiel nach der Qualität des verwendeten Öls, den gefahrenen Kilometern, dem Alter des Fahrzeugs oder dem Pflegebedürfnis des Wagenbesitzers. Ob der Ölwechsel in Motor oder Getriebe tatsächlich fällig ist oder nicht, ließ sich bisher nicht individuell feststellen. Es fehlten robuste Sensoren, die dem aggressiven Milieu standhielten. Gemeinsam mit der Bedia Motorentechnik GmbH entwickelten Forscher vom Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in München einen Sensor, der in Motoren und Getriebe eingebaut werden kann. Dort mißt er Parameter wie Zähigkeit oder elektrische Leitfähigkeit, um so Qualität und Zustand der Schmierstoffe zu bestimmen.

Der Sensor arbeitet mit Oberflächenwellen. Dafür werden auf einer piezoelektrischen Grundlage – hier Quarz – kammförmig angeordnete Elektroden aufgebracht. "Ein Paar dieser kammförmigen Anordnungen bildet den Interdigitaltransducer. Diesen nutzen wir, um die Zähflüssigkeit des Schmierstoffs zu messen", erklärt Anton Leidl vom IMS. "Dafür wird eine hochfrequente Wechselspannung zwischen den einzelnen Elektroden angelegt. Dadurch verformt sich der Quarz und beginnt zu schwingen." So entstehen elektroakustische Wellen, die je nach Zähigkeit des Schmierstoffs variieren. "Je älter und dreckiger das Öl im Motor ist, desto zäher fließt es. Anhand der Wellenschwingung erkennt der Sensor die Beschaffenheit des Schmierstoffs", so Leidl weiter. Eine weitere kammförmige Elektrodenstruktur, der Interdigitalkondensator, bestimmt die elektrische Leitfähigkeit. Diese nimmt mit dem Alter des Öls zu. Um Schwankungen zu vermeiden und vergleichbare Werte zu erhalten, mißt der Sensor die elektrischen Eigenschaften und die Zähigkeit immer erst, wenn der Schmierstoff – beispielsweise während der Aufheiz- oder Abkühlphase – eine Temperatur erreicht hat, bei der für neues Öl bekannte Werte vorliegen.

Eine Schicht aus Siliciumcarbid schützt den Sensor vor den aggressiven Medien. Er kann direkt im Motor oder Getriebe eingesetzt werden. Über ein Bussystem läßt sich der Sensor an einen zentralen Bordcomputer anschließen. So weiß der Fahrer jederzeit über den Zustand der Schmiermittel Bescheid und alles läuft wie geschmiert. In frühestens zwei Jahren wird der Sensor für Wagen der Luxusklasse erhältlich sein.

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