Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Überwachung des Zustands einer Flüssigkeit. Ferner richtet sich die Erfindung auf ein entspre- chendes Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Flüssigkeit. Die Erfindung ist auch auf ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Messeinrichtung gerichtet. Das Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Flüssigkeit kann auch entsprechend in einem Kraftfahrzeug genutzt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der zu überwachenden Flüssigkeit um eine Flüssigkeit, die in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Eine solche Flüssigkeit kann beispielsweise die Bremsflüssigkeit zur Betätigung der Bremsen eines Kraftfahrzeugs, ein flüssiger Kraftstoff bzw. Treibstoff zur Verbrennung in einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs oder eine Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen in einem Katalysa- tor des Kraftfahrzeugs sein. Ein Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Omnibus oder ein Motorrad sein.

Es ist allgemein bekannt, dass sich die Eigenschaft der Bremsflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug während ihrer Einsatzdauer verschlechtert. Durch den Siedepunkt bzw. die Siedetemperatur der Bremsflüssigkeit kann jeweils der aktuelle Zustand bzw. die aktuelle Qualität der Bremsflüssigkeit ermittelt werden. Beispielsweise hat die Bremsflüssigkeit (DOT 3) anfangs eine Siedetemperatur von etwa 205° C, die dann bis auf ca. 155° C oder noch weniger während ihres Einsatzes abfällt. Da die Bremsflüssigkeit hygro- skopisch ist, nimmt sie während ihres Einsatzes Wasser, beispielsweise aus der Luft, auf. Aufgenommenes Wasser senkt den Siedepunkt der Bremsflüssigkeit. Wenn die Siedetemperatur der Bremsflüssigkeit zu weit absinkt, besteht die Gefahr, dass die Bremseinrichtung nicht mehr sicher funktioniert. Die Bremsflüssigkeit neigt nämlich bei Erhitzung zur Dampf- blasenbildung. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten sind Gase kompressibel, so dass bei Dampfblasenbildung die auf das Bremspedal aufgebrachte Pedalkraft nicht mehr zuverlässig über die Bremsflüssigkeit auf den Radbremszylinder übertragen werden kann.

Die Bremsflüssigkeit wird häufig „auf Verdacht" oder in regelmäßigen Abständen gewechselt. Oftmals wird aber auch bei der Inspektion bzw. der Wartung des Kraftfahrzeugs der mangelhafte Zustand der Bremsflüssigkeit festgestellt, so dass diese dann ausgetauscht wird. Es ist auch bekannt, über einen Sensor im Ausgleichsbehälter des in dem Kraftfahrzeug untergebrachten Bremssystems den aktuellen Zustand der Bremsflüssigkeit zu bestimmen. Nachteilig ist hier, dass der Zustand der Bremsflüssigkeit beispielsweise direkt an den Bremssätteln anders als in dem Ausgleichsbehälter sein kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung bereitzustellen, mit welcher der Zustand einer Flüssigkeit besonders einfach und sicher aufgenommen werden kann. Ferner soll die Messeinrichtung äußerst klein ausgebildet sein, so dass sie an möglichst vielen, auch räumlich sehr beengten Stellen untergebracht werden kann. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen. Ein entsprechendes Kraftfahrzeug soll ebenfalls geschaffen werden.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 , 10 und 14 angegebenen Merkmale gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass zur Überwachung des Zustands einer zu überwachenden Flüssigkeit ein Kondensator herangezogen wird, dessen Kapazität in Abhängigkeit des Zustands der Flüssigkeit in seinem Feldbereich beeinflusst wird. Die Flüssigkeit liefert dabei einen detektierbaren Dielektrizitäts- beitrag. Die Kapazität des Kondensators wird überwacht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran- sprächen angegeben.

Durch die Ausgestaltungen nach den Unteransprüchen 2, 3 und 4 wird eine äußerst energiesparende und genaue Messung ermöglicht. Die Abführung von Energie durch Konvektion bzw. Wärmeleitung wird nämlich durch die Begrenzung des Messbereichs eingeschränkt.

Durch die Interdigitalstrukturen eines Interdigitalkondensators nach Anspruch 5 kann der aktuelle Zustand von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen besonders gut und auf engstem Raum bestimmt werden.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 zeichnet sich durch ihren geringen Platzbedarf aus. Ein Keramiksubstrat weist eine besonders große chemische und thermische Unempfindlichkeit gegenüber zu überwachenden Flüssigkeiten aus.

Durch die Ausgestaltung nach den Ansprüchen 7 bis 9 kann die Genauigkeit der Temperaturmessung stark verbessert werden. Die Temperaturmessung mittels einer Leiterbahn macht sich die Tatsache zunutze, dass der elektrische Widerstand der Leiterbahn von der Leiterbahn-Temperatur ab- hängt. Wenn man den elektrischen Widerstand der Leiterbahn bei einer bestimmten Temperatur und die Änderung des Widerstands der Leiterbahn bei einer Temperaturänderung kennt, so kann man in einem weiten Temperaturbereich aus der Messung des elektrischen Widerstands der Leiterbahn die Temperatur derselben errechnen. - A -

Di e Ausführungen nach den Ansprüchen 11 und 12 zeichnen sich jeweils durch ihre äußerst energiesparende Betriebsweise aus.

Durch die Ausführung nach Anspruch 13 wird ein Minimumschalter einer Füllstandsanzeige geschaffen. Wenn ein minimaler, vorgegebener Füllstand der Flüssigkeit erreicht wird, kann ein entsprechender Hinweis ausgegeben werden.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Flussdiagramm, das vereinfacht den Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Messeinrichtung zeigt,

Fig. 3 ein Flussdiagramm, das den erweiterten Betrieb der in Fig. 1 ge- zeigten Messeinrichtung zeigt, und

Fig. 4 eine vereinfachte Ansicht einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Bezug nehmend auf Fig. 1 wird zunächst der prinzipielle Aufbau der

Messeinrichtung beschrieben. Die Messeinrichtung umfasst ein Heizelement 1 zur Erhitzung der zu überwachenden Flüssigkeit bis zu deren Siedepunkt bzw. Siedetemperatur, ein passives Temperatur-Messelement 2 zur Bestimmung der Siedetemperatur der Flüssigkeit, einen Kondensator 3 und eine Zentraleinheit 4, die Steuerungsfunktionen und Auswertefunktionen hat.

Das Heizelement 1 , das Temperatur-Messelement 2 und der Kondensator 3 sind an die Zentraleinheit 4 über entsprechende Leitungen 5, 6 bzw. 7 angeschlossen. Durch die Leitung 5 zwischen dem Heizelement 1 und der Zentraleinheit 4 kann das Heizelement 1 eingeschaltet bzw. ausgeschaltet werden. Über die Leitung 6 zwischen dem Temperatur-Messelement 2 und der Zentraleinheit 4 können Temperaturdaten, insbesondere Siedetempera- turdaten, der Flüssigkeit durch die Zentraleinheit 4 ermittelt werden. Über die Leitung 7 zwischen dem Kondensator 3 und der Zentraleinheit 4 können Kapazitätswerte des Kondensators 3 durch die Zentraleinheit 4 ermittelt werden.

Das Heizelement 1 , das Temperatur-Messelement 2 und der Kondensator 3 stehen im Wesentlichen im direkten Kontakt mit der zu überwachenden Flüssigkeit, das heißt sie können von dieser benetzt werden, sind aber gegebenenfalls elektrisch von der Flüssigkeit isoliert. Sie können in einem Vorratsbehälter oder in einer entsprechenden Flüssigkeits-Leitung ange- ordnet sein, die die Flüssigkeit führt. Vorzugsweise sind sie im Wesentlichen in einem räumlich begrenzten Messbereich, wie einer Messkammer, angeordnet, in die auch die zu überwachende Flüssigkeit strömen kann.

Detaillierter betrachtet umfasst der Kondensator 3 zwei plattenartige Elekt- roden 8, 9, die parallel und beabstandet zueinander verlaufen. Die Elektroden 8, 9 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt. Zwischen den beiden Elektroden 8, 9 befindet sich der Feldbereich 10 des Kondensators 3, der im Betrieb des Kondensators 3 von einem elektrischen Feld durchsetzt ist. Die Elektroden 8, 9 stehen im Wesentlichen vollständig mit der zu überwachenden Flüssigkeit in Kontakt, sind aber gegebenenfalls elektrisch von der Flüssigkeit isoliert. Die Elektroden 8, 9 sind über eine Leitung 7 an die Zentraleinheit 4 zur Messung der Kapazität des Kondensators 3 angeschlossen.

In dem Feldbereich 10 ist das Heizelement 1 angeordnet, das als Heiz- Widerstandselement ausgebildet ist. Das Heizelement 1 erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Breitenabmessung der Elektroden 8, 9 gemäß Fig. 1 und ist über die Leitung 5 an die Zentraleinheit 4 zur Betätigung angeschlossen. Es ist besonders lang ausgebildet, um eine möglichst schnelle Erhitzung der Flüssigkeit zu ermöglichen. Das Heizelement 1 verläuft in dieser Ausführungsform schleifenartig in dem Feldbereich 10. Die Zentraleinheit 4 kann das Heizelement 1 mit Strom versorgen, um eine Erhitzung desselben zu bewirken. Das Heizelement 1 steht ebenfalls mit der zu überwachenden Flüssigkeit im direkten Kontakt, so dass dieses benetzt wird und die Flüssigkeit bis zu ihrem jeweiligen Siedepunkt erhitzen kann.

Das Temperatur-Messelement 2 ragt in den Feldbereich 10, um die Siede- temperatur der dort befindlichen Flüssigkeit zu bestimmen. Es ist über die Leitung 6 an die Zentraleinheit 4 angeschlossen, damit die aktuelle Temperatur, insbesondere die Siedetemperatur, der zu überwachenden Flüssigkeit ermittelt werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 die Funktion der Messeinrichtung detaillierter beschrieben. Zunächst wird das Heizelement 1 aktiviert, in dem dieses über die Leitung 5 bestromt wird. Das Betätigen des Heizelements 1 kann in beliebigen Abständen oder bei bestimmten Zeitpunkten durch die Zentraleinheit 4 erfolgen. Der Start der Messung kann beispielsweise gleichzeitig mit dem Start des Motors des Kraftfahrzeugs erfolgen. Die sich zwischen den Elektroden 8, 9 in dem Feldbereich 10 befindende Flüssigkeit wird durch das Heizelement 1 erhitzt, bis diese siedet. Diesem Betätigungsschritt des Heizelements 1 ist in Fig. 2 das Bezugszei- chen 11 zugeordnet.

Beim Siedepunkt der Flüssigkeit bildet sich eine Vielzahl von Gasbläschen in der Flüssigkeit. Da der Dampf der Flüssigkeit eine andere Permittivität, also eine andere dielektrische Leitfähigkeit, als die Flüssigkeit selbst hat, ändert sich beim Siedepunkt der Flüssigkeit die Kapazität des Kondensators 3 abrupt. Diese abrupte Änderung der Kapazität des Kondensators 3 wegen der Dampfblasenbildung ist wesentlich stärker als die Änderung der Kapazität des Kondensators 3 aufgrund der Temperaturänderung der Flüssigkeit davor, die eher langsam erfolgt. Die Gasblasen verdrängen bei ihrer Bildung einen Teil der Flüssigkeit aus dem Feldbereich 10 des Kondensators 3. Der Überwachungsschritt der Kapazitätsänderung des Kondensators 3 für eine bestimmte Zeit, der in der Zentraleinheit 4 durchgeführt wird, ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet. Er folgt zeitlich nach dem Schritt 11 , was durch den Pfeil 17 angegeben ist.

Danach wird in der Zentraleinheit 4 geprüft, ob die vorherige Kapazitätsänderung des Kondensators 3 pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Kapazi- tätsänderungs- Schwellenwert überschritten hat. Der Schwellenwert kann aus experimentellen Versuchen ermittelt worden sein. Die Vorgabe des Schwellenwerts ist mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet. Die Prüfung, ob die Kapazitätsänderung des Kondensators 3 pro Zeiteinheit gemäß Schritt 12 den Schwellenwert gemäß der Vorgabe 13 überschreitet, erfolgt bei Schritt 14. Der Übermittlung des Schwellenwerts für den Schritt 14 ist der Pfeil 19 zugeordnet. Wenn der vorgegebene Schwellenwert nicht überschritten wird, wird daraufhin wieder die Kapazitätsänderung des Kondensators 3 pro Zeiteinheit ermittelt, sodass der Schritt 12 erneut durchgeführt wird. Dieser Wiederho- lungsschritt ist durch den Pfeil 20 dargestellt. Wenn der vorgegebene

Schwellenwert überschritten wird, wird über das Temperatur-Messelement 2 die aktuelle Siedetemperatur der Flüssigkeit zwischen den Elektroden 8, 9 bestimmt. Die Messung der Siedetemperatur der Flüssigkeit durch das Temperatur-Messelement 2 ist durch das Bezugszeichen 15 angegeben. Dieser Messschritt erfolgt zeitlich nach dem Schritt 14, was durch den Pfeil zwischen Schritt 14 und Schritt 15 gezeigt ist.

Die aktuelle Siedetemperatur der Flüssigkeit wird dann im Schritt 15a in der Zentraleinheit 4 mit einem Siedetemperatur-Grenzwert verglichen. Der Schritt 15a erfolgt zeitlich nach dem Schritt 15, was durch den Pfeil 15b gezeigt ist. Die Vorgabe des Grenzwerts für den Schritt 15a ist mit dem Bezugszeichen 15c gekennzeichnet. Die Ausgabe von Hinweisen zu der Siedetemperatur der Flüssigkeit ist bei Schritten 16a/b angegeben, die gemäß den Pfeilen 22a und 22b zeitlich nach dem Schritt 15a erfolgt. Wenn der Siedepunkt einen bestimmten Grenzwert unterschreitet, wird durch die Zentraleinheit 4 ein entsprechender Wamhinweis 16b ausgegeben, ansonsten gemäß 16a die Meldung, dass der Siedepunkt noch ausreichend hoch ist. Ist der Grenzwert für die Siedetemperatur unterschritten, sollte die Flüssigkeit dann durch eine neue Flüssigkeit ersetzt werden. Beispielsweise ist die Flüssigkeit dann stark verunreinigt oder hat einen zu hohen Wassergehalt, was beides die Qualität der Flüssigkeit beeinträchtigt. Nach der Bestimmung des Siedepunkts der Flüssigkeit bei Schritt 15 kann das Heizelement 1 durch die Zentraleinheit 4 wieder ausgeschaltet und die Messung beendet werden.

Das Heizelement 1 kann auch als Temperatur-Messelement ausgebildet sein. Es weist dann eine sogenannte Doppelfunktion auf. Auf das separate Temperatur-Messelement 2 kann dann verzichtet werden.

Bezug nehmend auf Fig. 3 wird nun ein erweiterter Einsatz der erfϊndungs- gemäßen Messeinrichtung beschrieben. Die Schritte, die auch bei dem

Flussdiagramm nach Fig. 2 vorhanden sind, haben bei dieser Ausführungsform wieder die gleichen Bezugszeichen. Auf die vorherige Beschreibung wird entsprechend verwiesen. Hier wird die Kapazität des Kondensators 3 dauerhaft überwacht.

Das Heizelement 1 kann auch hier durch die Zentraleinheit 4 bestromt werden. Die Betätigung des Heizelements 1 kann beispielsweise durch den Start des Motors des Kraftfahrzeugs ausgelöst werden. Es wird dann durch die Zentraleinheit 4 in Schritt 12 geprüft, ob sich die Kapazität des Kon- densators 3 ändert. Wenn sich die Kapazität des Kondensators 3 abrupt ändert - was durch Schritt 14 festgestellt werden kann -, obwohl das Heizelement 1 nicht eingeschaltet ist, erfolgt nach einer Prüfung 23 eine Ausgabe einer entsprechenden Warnung über die Zentraleinheit 4, gemäß welcher dann zu wenig Flüssigkeit in dem System ist. Ein vorgegebener Füll- stand wurde unterschritten. Bei der Prüfung 23 wird geprüft, ob das Heizelement 1 eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Der Verbindung zwischen den Schritten 14 und 23 ist das Bezugszeichen 28 zugeordnet. Der Ausgabe der Warnung ist das Bezugszeichen 24 zugeordnet. Die Übermittlung zwischen den Schritten 23 und 24 hat das Bezugszeichen 25. Nach der Ausga- be der Warnung bei 24 erfolgt wieder Schritt 12; das Bezugszeichen 27 ist dieser kontinuierlichen Schleife zugeordnet.

Wenn durch die Zentraleinheit 4 bei der Prüfung 23 festgestellt wird, dass das Heizelement 1 in Betrieb ist und sich die Kapazität des Kondensators 3 abrupt geändert hat, erfolgt der Schritt 15, das heißt es wird der Siedepunkt der Flüssigkeit durch das Temperatur-Messelement 2 bestimmt. Der Schritt 15 erfolgt zeitlich nach dem Schritt 23, was durch den Pfeil 26 angegeben ist.

Nach dem Schritt 15 können wieder die entsprechenden Schritte gemäß Fig. 2 folgen, auf die hiermit nochmals verwiesen wird. Die aktuelle Siedetemperatur der Flüssigkeit wird also im Schritt 15a in der Zentraleinheit 4 mit einem vorgegebenen Siedetemperatur-Grenzwert verglichen, der ge- maß 15c vorgegeben wird. Die Ausgabe von Hinweisen zu der Siedetemperatur der Flüssigkeit ist bei den Schritten 16a/b angegeben, die gemäß den Pfeilen 22a und 22b zeitlich nach dem Schritt 15a erfolgt. Wenn der Siedepunkt einen bestimmten Grenzwert unterschreitet, wird durch die Zentraleinheit 4 ein entsprechender Warnhinweis 16b ausgegeben, ansons- ten gemäß 16a die Meldung, dass der Siedepunkt noch ausreichend hoch ist. Ist der Grenzwert für die Siedetemperatur unterschritten, sollte die Flüssigkeit dann durch eine neue Flüssigkeit ersetzt werden.

Nach dem Schritt 15 kann aber auch wieder der Schritt 12 erfolgen, bei dem die Kapazitätsänderung des Kondensators 3 pro Zeiteinheit durch die Zentraleinheit 4 überwacht wird. Die Verbindung zwischen den Schritten 15 und 12 hat das Bezugszeichen 27. Es handelt sich hier um eine kontinuierliche Schleife. Zusätzlich kann über eine Verbindung 29 die Siedepunktmessung beendet werden. Der Beendigung der Siedepunktmessung ist das Bezugszeichen 30 zugeordnet. Durch die Verbindung 29 sind die Schritte 15 und 30 miteinander verbunden. Bei Schritt 30 wird über eine Verbindung 31 das Heizelement 1 ausgeschaltet, nachdem der Siedepunkt der Flüssigkeit bestimmt wurde. Die kontinuierliche Schleife 27 wird un- abhängig davon weiterhin ausgeführt.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Messeinrichtung beschrieben. Es ist ein plattenartiges Keramiksubstrat 34 vorgesehen, auf welches im Wesentlichen die Messeinrichtung aufgedruckt ist. Der Kondensator 3 ist dabei als Interdigitalkondensator ausgebildet, der demgemäß interdigitale Elektroden 8, 9 aufweist. Jede Elektrode 8, 9 hat Vorsprünge 21 bzw. 32, die in Richtung auf die benachbarte Elektrode 8, 9 verlaufen. Die Vorsprünge 21, 32 greifen fϊngerartig ineinander ein. Der Feldbereich 10 umfasst einen Volumen-Bereich um die beiden Elektroden 8,9 herum, der im Wesentlichen durch die Dimensionen der Elektroden 8, 9 und ihren Abstand zueinander bestimmt wird. Zwischen den Elektroden 8, 9 ist das Heizelement 1 angeordnet, das um die Vorsprünge 21 bzw. 32 läuft und daher mäanderförmig ausgebildet ist. Außerhalb der Elektroden 8, 9 ist ein Temperatur-Messelement 33 vorge- sehen, das beabstandet zu den Elektroden 8, 9 verläuft. Das Heizelement 1 kann hier aber auch als Temperatur-Messelement dienen. Es kann aber auch hier wieder das separate Temperatur-Messelement 2 Anwendung finden, das in den Feldbereich 10 ragt. Die Elektroden 8, 9, das Heizelement 1, das Temperatur-Messelement 33 und ggf. das Temperatur-Messelement 2 sind wieder über entsprechende Leitungen an die Zentraleinheit 4 angeschlossen. Das Temperatur-Messelement 33 wird auch hier wieder betätigt, wenn eine plötzliche bzw. abrupte Kapazitätsänderung des Kondensators 3 durch die Zentraleinheit 4 festgestellt wird. Der Betrieb bzw. Einsatz dieser Messeinrichtung entspricht im Wesentlichen der vorher beschriebenen Art und Weise. Auf diese wird verwiesen. Diese Messeinrichtung hat eine äußerst kleine Bauform, so dass diese nahezu beliebig angeordnet werden kann. Beispielsweise kann sie bei der Überwachung des Zustands einer Bremsflüssigkeit in den Bremssattel einer Bremseinrichtung eingebaut werden, an dem ein deutlich niedrigerer Siedepunkt als in einem

Bremsflüssigkeits-Ausgleichsbehälter vorliegen kann. Das zweite Temperatur-Messelement 33 kann beispielsweise als aufgedruckte Leiterbahn ausgebildet sein. Ferner muss aufgrund des äußerst kleinen Feldbereichs 10 lediglich eine äußerst geringe Menge an Flüssigkeit erhitzt werden. Vor- zugsweise ist die gesamte Messeinrichtung in einer räumlich begrenzten Messkammer angeordnet.

Alternativ kann der Zustand des Kraftstoffs in einem Tank eines Kraftfahrzeugs oder in der Kraftstoffzuführung zu einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs mit der Messeinrichtung überwacht werden, da die Zündfreudigkeit des Treibstoffs mit dem Treibstoff-Siedepunkt in Beziehung steht. Alternativ kann die Messeinrichtung Anwendung bei einer Harnstofflösung finden. Es ist dabei darauf zu achten, dass das erhitzte Volumen an Harnstofflösung möglichst klein ist, um eine übermäßige Konzentrations- änderung im Harnstofftank zu vermeiden.