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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum automatischen
Nachfüllen
von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum automatischen
Nachfüllen
von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 10. Ein solches System und ein Verfahren sind
bereits aus der
EP
0416688 A1 bekannt.
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HINTERGRUND
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Es
sind verschiedene Systeme zum Auffüllen der Ölwanne einer Brennkraftmaschine
mit Öl
bekannt.
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Ein
solches System ist in der
EP
0638708 B1 beschrieben. Wenn der Motor angelassen wird,
wird bei dem beschriebenen System Öl in die Ölwanne von einem externen Ölbehälter mit
Hilfe eines Unterdrucks angesaugt. Wenn ein maximal zulässiger Ölstand erreicht
ist, sendet ein Ölstandsensor
ein Signal zu einem elektrisch gesteuerten Ventil, wodurch das Auffüllen mit Öl unterbrochen
wird. Das Öl
zirkuliert dann eine bestimmte Zeit durch den externen Ölbehälter zurück zur Ölwanne.
Auf diese Weise wird das Öl
in dem externen Behälter
mit Öl
aus der Wanne gemischt. Obwohl das System relativ einfach ist, hat
es mehrere Nachteile. Ein Nachteil besteht darin, dass das Öl nur dann
nachgefüllt
wird, wenn der Motor angelassen wird. Wenn es kalt ist und das Öl eine hohe
Viskosität
hat, strömt
es langsam aus, was dazu führt,
dass der Ölstand
in der Wanne während des
Nachfüllens
nicht immer der gleiche ist, was wiederum dazu führt, dass die Ölmenge in
der Wanne so groß ist,
wenn der Ölstandsensor
reagiert. Ein weiterer Nachteil dieses Systems besteht darin, dass
es der Sensor ist, der das Nachfüllen
unterbricht. Im Falle von Funktionsproblemen in der Sensorschaltung kann
es dazu kommen, dass das ganze externe Öl in die Wanne gelangt. Ein
dritter Nachteil besteht darin, dass das System einen Ölstandsensor
erfordert, der in der Wanne angeordnet ist, wo er Vibrationen, Temperaturzyklen,
Altöl,
usw. ausgesetzt ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Öl in dem
externen Behälter
mit Öl
aus der Wanne gemischt wird. Wenn das Öl gewechselt wird, müssen sowohl
das Öl
in der Wanne als auch in dem externen Behälter gewechselt werden, und
der externe Behälter
muss auch gereinigt werden.
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Ein
weiteres derartiges System ist in der vorstehend erwähnten
EP 0416688 A1 beschrieben. Das
in dieser Beschreibung angegebene System besteht aus einem externen Ölbehälter, einem
elektrisch steuerbaren Ventil, einem Messbehälter, einem Ölstandsensor,
einer Brennkraftmaschine mit einer Ölwanne und einer programmierbaren
Steuereinheit. Der Ölbehälter ist
mit dem elektrisch steuerbaren Ventil verbunden, das seinerseits
mit dem Messbehälter
verbunden ist. Der Messbehälter
ist mit der Wanne nach dem Prinzip kommunizierender Behälter so
verbunden, dass der Ölstand
in der Wanne in dem Messbehälter
mit Hilfe des Ölstandsensors
gemessen werden kann.
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Die
Steuereinheit misst den Ölstand
in dem Messbehälter
mit Hilfe des Ölstandsensors,
bevor der Motor angelassen wird, d. h. in der ersten Position des
Zündschalters.
Wenn der Ölstandsensor
ein Signal gibt, dass der Ölstand
stimmt, kann der Motor angelassen werden. Wenn der Ölstand zu
niedrig ist, wird ein Auffüllvorgang
gestartet, wobei eine vorbestimmte Ölmenge in den Messbehälter und
somit in die Wanne über
das elektrisch steuerbare Ventil gefüllt wird. Dann wird der Ölstand wieder
gemessen. Wenn der Ölstand
stimmt, kann der Motor angelassen werden, ansonsten wird ein weiterer
Nachfüllvorgang
ausgeführt.
Wenn der Ölstand
noch zu niedrig ist, wird ein Fehlersignal erzeugt und der Zündschalter
gesperrt. Der Ölstand
muss dann manuell überprüft werden.
Der Motor kann unter Verwendung einer Notfalleinheit angelassen
werden.
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Dieses
System hat ebenfalls mehrere Nachteile. Es ist vor allem kompliziert
und enthält
viele Bauelemente, beispielsweise elektrische Komponenten, die Anlass
für Betriebssicherheitsprobleme
geben können,
welche zu einer Betriebsunterbrechung führen können. Da der Ölstand in
dem Messbehälter gemessen
wird, der sich außerhalb
der Wanne befindet, kann sogar eine geringe Neigung des Fahrzeugs dazu
führen,
dass die Wanne mehr Öl
als erforderlich enthält,
was zu erhöhten
Reibungsverlusten (Spritzverlusten), mehr Ölnebel in den Durchblasgasen
und somit zu einem höheren Ölverbrauch
führen
kann. Der Messbehälter
ist mit der Wanne über
ein Rohr verbunden, das sich an der Unterseite des Motors in einer
stark exponierten Position befindet. Wenn dieses Rohr beschädigt wird,
verliert der Motor das Öl. Darüber hinaus
ist diese Lösung
kostspielig.
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Ein
weiteres System zum automatischen Nachfüllen von Schmiermittel bei
einer Brennkraftmaschine ist in der
JP
63297720 offenbart. Bei diesem System ist eine Ölergänzungseinrichtung
angeordnet, um Öl
aus einem Tank zum Motor zu überführen, während eine
Pumpe für
ein Überführen von Öl von dem
Motor zum Tank angeordnet ist. Bei der
DE 2601133 ist eine Pumpe für ein Überführen von Öl aus einem
Behälter
zu einer Motorwanne angeordnet, während eine weitere Pumpe zum Überführen von Öl vom Motor
aus der Motorwanne zum Behälter vorgesehen
ist. Das System nach der Erfindung unterscheidet sich von diesen
beiden bekannten Systemen dadurch, dass es eine umsteuerbare Pumpe aufweist,
die so angepasst ist, dass sie Schmiermittel sowohl aus dem Behälter zur
Brennkraftmaschine als auch aus der Maschine zu dem Behälter überführt.
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Die
DE 4214835 offenbart ein
Verfahren zum Auffüllen
des Öltanks
eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren die Schritte aufweist,
mehr Fluid als erforderlich aufzufüllen und Überschussfluid über einen Absaugschaft
abzuziehen. Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich
von dem bekannten Verfahren dadurch, dass es nach einer vorgegebenen
Zeitverzögerung
nach dem Abschalten des Motors ausgeführt wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der Erfindung besteht deshalb darin, ein System zum automatischen
Nachfüllen
von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das
so einfach, billig und zuverlässig
wie möglich
ist und das auch so wenig wie möglich
Teile enthält,
sowie ferner ein Verfahren bereitzustellen, das so einfach wie möglich ein
automatisches Nachfüllen
von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine zulässt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung zum
Erreichen dieses Ziels ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 bezogen auf das System und durch die Merkmale des Patentanspruchs
10 bezogen auf das Verfahren beschrieben. Die anderen Patentansprüche enthalten
vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des Systems
nach der Erfindung (Ansprüche
2 bis 9) und des Verfahrens nach der Erfindung (Ansprüche 11 bis
14).
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Ausgehend
von einem System zum automatische Nachfüllen von Schmiermittel bei
einer Brennkraftmaschine, deren Schmiermittelwanne einen vorgegebenen
Schmiermittelfüllstand
hat, wobei das System einen Schmiermittelbehälter, der mit der Brennkraftmaschine
verbunden ist, und eine Vorrichtung zum Überführen von Schmiermittel zwischen dem
Behälter
und der Schmiermittelwanne aufweist, wird das Ziel der Erfindung
dadurch erreicht, dass das System ein Füllstandsrohr aufweist, das
mit dem Behälter
verbunden und in der Brennkraftmaschine angeordnet ist und dessen
Mündung
auf dem Stand des vorgegebenen Schmiermittelfüllstands in der Wanne angeordnet
ist, und dass die Vorrichtung für ein Überführen von
Schmiermittel sowohl von dem Behälter
zu der Brennkraftmaschine als auch von der Brennkraftmaschine zu
dem Behälter
angepasst ist. Das Verfahren nach der Erfindung erreicht das Ziel dadurch,
dass mehr Schmiermittel als erforderlich nachgefüllt und danach Überschussschmiermittel über ein
Niveaurohr abgezogen wird.
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Mit
Hilfe dieser ersten Auslegung des Systems nach der Erfindung überführt das
System in seiner einfachsten Form Schmiermittel zu der Wanne und Überschussschmiermittel
aus der Wanne zurück zum
Behälter,
so dass ein vorgegebener Schmiermittelfüllstand erreicht wird. Der
Vorteil davon besteht darin, dass das Schmiermittel auf einen vorgegebenen
Füllstand
automatisch nachgefüllt
wird, ohne dass ein spezieller Füllstanddetektor
erforderlich ist.
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Bei
einer vorteilhaften ersten Weiterentwicklung des Systems nach der
Erfindung erfolgt dies jedes Mal, wenn der Motor abgestellt ist.
Dies hat den Vorteil, dass das Fahrzeug fahrbereit ist, wenn es
das nächste
Mal angelassen wird. Wenn ein Fehlen von Schmiermittel oder ein
anderer Defekt vorliegen sollte, wird der Fahrer darüber informiert,
wenn der Motor abgeschaltet wird, so dass er mehr Zeit hat, sich mit
dem Problem zu befassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass
das Schmiermittel warm ist und somit eine niedrige Viskosität hat, was
eine wiederholbare und schnelle Schmiermittelfüllstandeinstellung gewährleistet.
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Bei
einer vorteilhaften zweiten Weiterentwicklung des Systems nach der
Erfindung wird die Schmiermittelübertragung
durch eine Pumpe ausgeführt,
die umgeschaltet werden kann und elektrisch betrieben wird. Dies
hat den Vorteil, dass die Steuerung der Pumpe leicht in das elektronische
Steuersystem des Fahrzeugs integriert werden kann.
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Bei
einer vorteilhaften dritten Weiterentwicklung des Systems nach der
Erfindung wird die Pumpe von einer Steuereinheit gesteuert, deren
Steuersignal eine Funktion von einem oder mehreren der folgenden
Parameter sein kann: Kraftstoffverbrauch, Fahrdistanz, Gesamtzahl
der Motorumdrehungen während
des Fahrens, Anzahl der Starts, angesammelter berechneter Schmiermittelverbrauch
und Außentemperatur.
Dies hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge minimiert werden
kann, die zum Behälter
zurückgepumpt
wird.
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Bei
einer vorteilhaften vierten Ausführungsform
des Systems nach der Erfindung wird das Schmiermittel in einer Anzahl
von Zyklen überführt. Dies
wird auch bewirkt, um die Schmiermittelmenge zu minimieren, die
zum Behälter
zurückgepumpt wird.
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Bei
einer vorteilhaften sechsten Weiterentwicklung des Systems nach
der Erfindung kann die Vorrichtung erfassen, ob Schmiermittel zum
Behälter zurücküberführt worden
ist, und/oder die Überführung von
Schmiermittel zu der Wanne erfassen. Das Erfassungssignal kann dazu
verwendet werden, die Pumpe abzuschalten, die das Schmiermittel überführt. Dies
hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge, die zu dem Behälter zurückgepumpt
wird, minimiert werden kann.
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Gemäß einer
zweiten vorteilhaften erläuternden
Ausgestaltung des Systems nach der Erfindung erfolgt die Schmiermittelüberführung durch
ein Hydraulikzylindersystem. In diesem Fall erfolgt die Überführung von
Schmiermittel zu der Wanne und von der Wanne gleichzeitig und in
einem Zyklus. Dies hat den Vorteil, dass es sich um eine insgesamt
mechanische Lösung
handelt, ohne dass irgendwelche elektrischen Bauelemente eingeschlossen
sind.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Systems nach der Erfindung
ist das Zylindersystem innerhalb des Motors angeordnet. Bei einer
solchen Lösung
wird die Verrohrung einfacher gestaltet.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Nachfüllen
von Schmiermittel bei einer Brennkraftmaschine weist die Schritte
auf, zunächst
mehr Schmiermittel nachzufüllen,
als erforderlich ist, und dann Überschussschmiermittel über ein
Füllstandsrohr
abzuführen.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass gewährleistet
wird, dass der Motor einen optimalen Schmiermittelfüllstand
immer dann hat, wenn das Verfahren ausgeführt wird.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung
werden diese Schritte ausgeführt,
nachdem der Motor gestoppt worden ist. Dies hat den Vorteil, dass
das Fahrzeug für
das Fahren bereit ist, bis es das nächste Mal gestartet wird. Wenn
Schmiermittel fehlen sollte oder irgendein anderer Defekt vorliegen
sollte, ist der Fahrer davon direkt informiert und hat somit mehr
Zeit, sich mit dem Problem zu befassen. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, dass das Schmiermittel warm ist und somit eine geringe Viskosität hat, die
eine wiederholbare Schmiermittel-Füllstandseinstellung gewährleistet.
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Bei
einer vorteilhaften zweiten Weiterentwicklung des Verfahrens nach
der vorliegenden Erfindung werden diese Schritte in einer Anzahl
von Zyklen ausgeführt.
Dies hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge, die zu dem Behälter zurückgepumpt
wird, minimiert werden kann.
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Eine
vorteilhafte dritte Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung
weist den Schritt auf zu erfassen, dass das Nachfüllen des
Schmiermittels erfolgt. Das Erfassungssignal kann dazu verwendet
werden, die Pumpe abzuschalten, die das Schmiermittel überführt. Dies
hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge, die zu dem Behälter zurückgepumpt
wird, minimiert werden kann.
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Eine
vorteilhafte vierte Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung
weist den Schritt auf, dass, wenn das Steuersystem erfasst hat,
dass das Nachfüllen
mit Öl
nicht erfolgt, eine Botschaft über
das Steuersystem zu einer Bedienungsperson gesandt wird. Dies hat
den Vorteil, dass die Bedienungsperson Kenntnis erlangt, dass das
Nachfüllen des
Schmiermittels nicht erfolgt.
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Eine
vorteilhafte fünfte
Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung weist den Schritt auf,
zu erfassen, dass das Nachfüllen
mit einer ausreichenden Menge von Schmiermitteln erfolgt ist. Das
Erfassungssignal kann dazu verwendet werden, die Pumpe abzuschalten,
die das Schmiermittel überführt. Dies
hat den Vorteil, dass die Schmiermittelmenge, die zu dem Behälter zurückgepumpt
wird, minimiert werden kann.
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Eine
vorteilhafte sechste Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung
weist den Schritt auf, dass, wenn das Steuersystem erfasst hat,
dass ein Nachfüllen
mit einer ausreichenden Schmiermittelmenge nicht erfolgt ist, eine
Nachricht über
das Steuersystem an eine Bedienungsperson gesandt wird. Dies hat
den Vorteil, dass die Bedienungsperson gewahr wird, dass das Nachfüllen einer
ausreichenden Menge an Schmiermittel nicht erfolgen konnte.
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Herkömmlicherweise
enthält
die Ölwanne
in einem Motor mit einem Nasssumpf eine größere Ölmenge als zum Erreichen einer
sicheren Schmierung erforderlich ist. Der Grund dafür besteht
darin, längere
Nachfüllintervalle
und längere
Austauschintervalle zu ermöglichen.
Eine Ölwanne
eines Schwerlastfahrzeugs kann bis zu 50 Liter Öl enthalten. Ein normales Ölwechselintervall
für Schwerlastfahrzeuge
kann beispielsweise bei 45000 km liegen. Der Füllstand zwischen Minimum und
Maximum kann beispielsweise 8 Liter betragen. Dies bedeutet, dass
es erforderlich sein kann, einige Male pro Monat Öl nachzufüllen. Abgesehen
von längeren
Nachfüllintervallen
und längeren
Austauschintervallen ist es nicht vorteilhaft, in der Ölwanne ein
großes Ölvolumen
zu haben.
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Andererseits
bietet es viele Vorteile, die Gesamtölmenge in der Wanne auf einem
Füllstand
zu halten, der so niedrig wie möglich
ist, ohne dadurch die Schmierung des Motors zu gefährden. Es
ist außerdem
vorteilhaft, die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen
Füllstand
so klein wie möglich zu
halten. Dies hat den Vorteil, dass die Reibungsverluste (Spritzverluste)
reduziert werden. Dadurch befindet sich weniger Ölnebel in den Durchblasgasen, was
zu einem geringeren Ölverbrauch
führt.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einer kleineren Ölmenge,
jedoch bei dem gleichen Ölreinigungssystem,
d. h. Ölpumpe
und Ölfilter,
die Reinheit des Öls
zunimmt, wenn die Anzahl von Malen, während derer die gesamte Ölmenge durch
den Ölfilter
pro Zeiteinheit hindurchgeht, bei reduziertem Ölvolumen exponentiell zunimmt.
Je schneller das Öl gereinigt
wird, desto weniger Teilchen befinden sich in dem Öl. Darüber hinaus
ist es wesentlich, dass große
Teilchen schnell herausgereinigt werden, da ansonsten die großen Teilchen
zu kleineren Teilchen zermahlen werden, was die spezifische Gesamtoberfläche der
Teilchen erhöht
und somit den Verunreinigungsgrad des Öls erhöht. Bei einem hohen Reinigungsgrad
kann das Öl
so sauber gehalten werden, dass Ölwechselintervalle
verlängert
werden können. Ein
Vorteil einer geringeren Ölmenge
besteht darin, dass weniger Öl
bei einem Ölwechsel
ausgetauscht werden muss. Ein weiterer Vorteil einer geringen Ölmenge in
der Ölwanne
besteht darin, dass die Ölwanne
kleiner gebaut werden kann, was Gewicht einspart. Dies bedeutet
auch, dass der Motor kleiner gebaut werden kann, was Raum spart.
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Bei
einem System nach der Erfindung ist eine normale Wartung auf das
Nachfüllen
des Ölbehälters begrenzt.
Dessen Größe wird
so gewählt, dass
er nicht sehr häufig
nachgefüllt
werden muss. Bei einem Volumen von beispielsweise 20 l reicht es, das Öl jeden
Monat oder sogar weniger häufig
nachzufüllen.
Der gesonderte Behälter
kann darüber
hinaus so ausgelegt und positioniert werden, dass sein Ölstand leicht
geprüft
und Öl
leicht nachgefüllt
werden kann. Der Behälter
kann auch so ausgelegt werden, dass er leicht austauschbar ist.
Der Behälter kann
dann eine Vorrichtung aufweisen, die es zulässt, dass Schmiermittel aus
dem Behälter
nur dann austritt, wenn der Behälter
in einem speziellen Halter angeordnet ist.
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Wenn
bei einer vorteilhaften Ausgestaltung das System nach einer vorgegebenen
Zeit nach dem Abschalten des Motors aktiviert wird, wird Öl aus dem Motor
abgezogen, d. h. die Ölmenge
für den
Betrieb des Systems befindet sich in der Wanne. Da das Öl warm ist
und somit die Viskosität
niedrig ist, ist der Ölfüllstand
in der Wanne horizontal und eben. Dies ist besonders wichtig, wenn Öl zu dem
Behälter
zurückgepumpt
wird, um einen vorgegebenen Ölfüllstand zu
erreichen. Wenn andererseits das Öl sehr kalt und somit zäh ist, wird
nur Öl
in der Nähe
der Mündung des
Füllstandsrohres
abgezogen. Dann wird eine Form einer Vertiefung in dem Öl in der
Nähe der
Mündung
des Füllstandsrohrs
erzeugt, und es dauert eine lange Zeit, bis der Ölfüllstand über der Ölwanne gleichförmig wird.
Es ist deshalb vorteilhaft, dass dieses System bei einem warmen
Motor arbeitet.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Nachstehend
wird die Erfindung näher
unter Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben, die
in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, in denen
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1 ein
erfindungsgemäßes Nachfüllsystem
mit einer Pumpe ist,
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2 eine
Ventilvorrichtung mit einer Drucküberwachung nach der Erfindung
zeigt,
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3 ein
Hydraulikzylindersystem nach der Erfindung zeigt und
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4 ein
Hydraulikzylindersystem nach der Erfindung zeigt, das in dem Motor
angeordnet ist.
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BESCHREIBUNG VON VERANSCHAULICHENDEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
veranschaulichenden Ausführungsformen
der Erfindung mit nachstehend beschriebenen Weiterentwicklungen
sind nur als Beispiele anzusehen und sollen den Schutzumfang der
Patentansprüche
nicht in irgendeiner Weise begrenzen. In diesem Zusammenhang ist
das Schmiermittel ein mineralisches oder synthetisches Motoröl, kann
jedoch auch eine andere Substanz mit ähnlichen Eigenschaften sein.
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Die
erste, in 1 gezeigte veranschaulichende
Ausführungsform
eines Systems zum automatischen Nachfüllen von Öl besteht aus einem Behälter 1 für Öl, aus einem
Rohr 2, das den Behälter 1 mit
der Brennkraftmaschine 4 verbindet, und aus einer Vorrichtung 3 zum Überführen von Öl. Auf der Motorseite
ist das Rohr 2 mit einem Füllstandsrohr 5 verbunden,
das so angeordnet ist, dass sich seine Mündung 8 in der Ölwanne 6 befindet.
Die Höhe
der Windung 8 des Füllstandsrohrs
bestimmt die optimale Ölfüllstandsgrenze 7 in
der Ölwanne 6 für den Motor.
Damit ein Ölstand
mit einem Ölstandsrohr 5 nach der
Erfindung zuverlässig
und genau bestimmt werden kann, ist die Mündung 8 des Füllstandsrohrs
so angeordnet, dass sein Öffnungsbereich
zu dem Boden der Ölwanne
hin gerichtet und der Öffnungsbereich
parallel zur Öloberfläche in der Ölwanne 6 ist. Es
kann deshalb erforderlich sein, die Positionierung der Mündung 8 des
Füllstandsrohrs
abhängig
davon anzupassen, welche Lage der Motor, wenn er montiert ist, hat.
Es ist vorteilhaft, wenn die Mündung 8 des
Füllstandsrohrs
zentral in der Wanne 6 angeordnet ist.
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Bei
der ersten veranschaulichenden Ausführungsform kann die Vorrichtung 3 eine
Pumpe sein, die elektrisch, hydraulisch, durch Luft oder einen Treibriemen über das
Schwungrad angetrieben wird. Es ist möglich, die Pumpe mit einem
elektrischen Signal aus einer Steuereinheit (nicht gezeigt) zu steuern.
Vorteilhafterweise verwendet man eine elektrisch angetriebene Zahnradpumpe.
Die Steuereinheit kann entweder eine spezielle Steuereinheit, die nur
für die
Pumpensteuerung angepasst ist, oder eine Steuereinheit auf Prozessorbasis
mit einer geeigneten Software sein. Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit
der Pumpe in eine der vorhandenen Steuereinheiten des Fahrzeugs
integriert.
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In
diesem Fall ist das System für
ein Nachfüllen
von verbrauchtem Öl
angepasst, nachdem der Motor nach einem Antriebseinsatz abgeschaltet
ist. Wenn der Motor abgeschaltet worden ist, wartet das System eine
geeignete Zeit, um zu ermöglichen, dass Öl aus dem
Motor abläuft,
so dass das ganze Öl in
der Wanne 6 vorhanden ist. Diese Zeit kann in der Größenordnung
von Minuten liegen, wobei eine geeignete Zeitverzögerung beispielsweise
eine Minute ist. Danach wird Öl
aus dem Behälter 1 zur Ölpumpe 6 gepumpt.
Die Ölmenge,
die zu der Wanne 6 gepumpt wird, wird durch die Größe der Pumpe 3 und die
Zeit bestimmt, während
der die Pumpe 3 arbeitet. Die Viskosität des Öls beeinflusst die pro Zeiteinheit gepumpte Ölmenge ebenfalls.
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Die
zur Wanne 6 gepumpte Ölmenge
kann auf verschiedene Weise bestimmt werden.
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Bei
einer ersten veranschaulichenden Ausgestaltung wird eine Ölmenge,
die größer als
die maximale Ölmenge
ist, die während
eines Antriebseinsatzes verbraucht wird, in die Wanne 6 gepumpt. Dies
kann dadurch bewirkt werden, dass die Pumpe 3 über eine
Zeit (Tin) pumpt, die der Ölmenge bei
einer gegebenen Außentemperatur
entspricht. Dadurch wird gewährleistet,
dass der Ölstand
nach einem Nachfüllen
immer über
dem vorgegebenen Stand 7 liegt.
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Ein
normaler Fahreinsatz kann zwischen Minuten für ein Lieferfahrzeug und in
manchen Fällen bis
zu mehr als 20 Stunden, beispielsweise bei Holzlastern oder Baufahrzeuge,
variieren. Dies bedeutet, dass der Ölverbrauch während eines
normalen Fahreinsatzes kaum 1 Liter überschreitet.
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Wenn
ein Nachfüllen
von Öl
erfolgt ist, saugt das System Öl
zurück
zum Behälter 1.
Bei einer ersten veranschaulichenden Ausgestaltung ist die Pumpe 3 so
ausgeführt,
dass sie Öl über eine
Zeit (Tout) ansaugt, die die Zeit Tin überschreitet,
während
der das Öl
in die Wanne 6 gepumpt wurde. Tout ist
ein vorgegebener Faktor, der größer als
Tin ist, beispielsweise ist es um 10 bis
40% größer. Wenn
das Öl
in der Wanne 6 die Mündung 8 des
Füllstandsrohrs
erreicht, d. h. wenn der optimale Ölstand 7 erreicht
worden ist, beginnt die Pumpe 3, Luft anzusaugen. Es ist dann
gewährleistet,
dass der optimale vorgegebene Ölstand 7 immer
erreicht ist.
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Bei
einer Weiterentwicklung wird der Ölverbrauch während des
Fahreinsatzes berechnet, um zu der Ölmenge zu kommen, die für das Nachfüllen erforderlich
ist. Der Ölverbrauch
ist vorzugsweise eine Funktion des Kraftstoffverbrauchs. Andere
Parameter, die den Ölverbrauch
beeinflussen können,
sind die Fahrdistanz, die Gesamtzahl der Motorumdrehungen, die Betriebszeit,
die Last und die Anzahl der Starts. Wenn diese Parameter in einer
der Steuereinhei ten des Fahrzeugs verfügbar sind, können sie dazu
verwendet werden, den Ölverbrauch
während des
Fahreinsatzes zu berechnen. Im Falle von kurzen Fahreinsätzen ist
es darüber
hinaus möglich,
Informationen aus vorhergehenden Fahreinsätzen aufzubewahren, so dass
der Nachfüllvorgang
nicht öfter als
erforderlich ausgeführt
zu werden braucht, beispielsweise nicht häufiger als ein akkumulierter
berechneter Verbrauch von beispielsweise 0,5 Liter. Andere Parameter,
die die Steuereinheit zum Steuern der Pumpe benötigen kann, sind beispielsweise
die Außentemperatur
und die Motortemperatur.
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Durch
Verwendung von einem oder mehreren dieser Parameter als Basis kann
die Steuereinheit den angenäherten Ölverbrauch
berechnen. Die Steuereinheit kann veranlassen, dass die Pumpe 3 eine Ölmenge in
die Wanne 6 pumpt, die diese berechnete Ölmenge um
einen geeigneten Faktor, beispielsweise 10%, überschreitet. Die Ölmenge,
die dann zum Behälter 1 zurückgepumpt
wird, ist dann in geeigneter Weise beschränkt.
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Bei
einer Weiterentwicklung wird eine Vorrichtung verwendet, um zu erfassen,
wann Öl
zurück zum
Behälter
gepumpt wird.
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Bei
einer Weiterentwicklung wird der elektrische Strom zur Pumpe 3 gemessen.
Wenn die Pumpe 3 Öl
pumpt, läuft
sie relativ schwer, und der Stromverbrauch ist relativ hoch. Wenn
die Pumpe 3 Luft zu pumpen beginnt, läuft sie wesentlich leichter,
und der Stromverbrauch ist geringer. Dies gilt sowohl dann, wenn
die Pumpe 3 Öl
zur Wanne 6 pumpt, als auch dann, wenn sie Öl zum Behälter 1 pumpt.
Die Steuereinheit überwacht
das Stromsignal und kann auf diese Weise erfassen, ob die Pumpe 3 Öl pumpt
oder nicht. Die Steuereinheit kann diese Information beispielsweise
zum Steuern der Pumpe 3 und/oder zum Senden einer Nachricht
an eine Bedienungsperson verwenden. Die Steuereinheit kann beispielsweise die
Pumpe 3 abschalten oder umsteuern. Die Nachricht an die
Bedienungsperson kann beispielsweise sein, dass das Nachfüllen von Öl erfolgt
ist oder nicht.
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Bei
einer Weiterentwicklung besteht die Vorrichtung zum Erfassen, ob Öl zum Behälter 1 gepumpt
wird, gemäß 2 aus
einer Ventilvorrichtung 10. Die Vorrichtung ist in dem
Behälter 1 installiert und
besteht aus einem ersten Ventil 11, das öffnet, wenn
die Pumpe 3 Öl
zur Wanne 6 pumpt (vergleiche 1), aus
einem zweiten Ventil 12, das öffnet, wenn der Druck in einem
Hohlraum 15 einen bestimmten Wert, beispielsweise 0,5 bar, überschreitet,
und aus einem billigen Drucküberwacher 13 mit
einem Betriebswert, der höher
ist als der Öffnungsdruck
des Ventils 12. Wenn Luft durch die Pumpe 3 zurückgepumpt
wird, tritt die Luft aus einer Luftöffnung (nicht gezeigt) aus.
Die Luftöffnung
ist so bemessen, dass der Druck in dem Hohlraum 15 niemals
größer als
der Betriebsdruck des Drucküberwachers 13 und
der Öffnungsdruck
des zweiten Ventils 12 wird, wenn Luft gepumpt wird. Wenn Öl zurück zur Pumpe 3 gepumpt wird,
steigt der Druck in dem Hohlraum 15 an, da Öl aus der
Luftöffnung
nicht ausreichend schnell austreten kann. Der Drucküberwacher 13 schließt dann
und sendet ein Signal an die Steuereinheit. Die Steuereinheit kann
dieses Signal beispielsweise zum Steuern der Pumpe 3 und/oder
zum Senden einer Nachricht an die Bedienungsperson verwenden. Die
Steuereinheit kann beispielsweise die Pumpe 3 abschalten
oder umsteuern. Die Nachricht an die Bedienungsperson kann beispielsweise
sein, dass das Nachfüllen
von Öl
erfolgt ist oder nicht.
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Beim
Zurückpumpen,
d. h. wenn die Pumpe 3 so umgesteuert worden ist, dass Öl oder Luft
aus der Wanne 6 zum Behälter 1 gepumpt
wird, wird zuerst das Öl
in dem Rohr 2 zurückgepumpt,
wonach entweder Öl
oder Luft gepumpt wird. Wenn der Ölstand in der Wanne den gewünschten
Stand 7 überschreitet,
d. h. wenn der Ölstand
in der Wanne 6 höher
als die Mündung 8 des
Füllstandsrohrs
liegt, wird Öl
zurückgepumpt.
Dies geht weiter, bis der Ölstand auf
den Stand der Mündung 6 des
Füllstandsrohrs gefallen
ist. Dann wird Luft in das Füllstandsrohr 5 gesaugt,
und die Luft wird dadurch zum Behälter 1 zurückgepumpt.
Das Steuersystem kann dies für eine
Erfassung benutzen, ob altes Öl
aus der Wanne 6 zum Behälter 1 zurückgepumpt
wird. Wenn das Steuersystem die Pumpe 3 umgesteuert hat,
wartet es während
einer Zeit, die der Zeit entspricht, die benötigt wird, um das Öl in dem
Rohr 2 zwischen dem Behälter 1 und
der Wanne 6 zurückzupumpen.
Nach dieser Wartezeit prüft
das Steuersystem, ob noch Öl gepumpt
wird. Wenn dies der Fall ist, ist dies Öl aus der Wanne 6 (altes Öl), das
zurückgepumpt
wird. Das Steuersystem kann diese Information dazu verwenden, die
Pumpe 3 abzuschalten und somit zu verhindern, dass altes Öl zum Behälter 1 zurückgepumpt wird.
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Dies
wird wiederholt, bis die ganze Ölmenge eingepumpt
ist. Der Vorteil des Pumpens von Öl über eine Anzahl von Zyklen
besteht darin, dass die Menge an altem Öl, die zu dem Behälter zurückgepumpt wird,
verringert wird. Dadurch wird ein Untermischen von altem Öl in dem Ölbehälter verringert.
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Bei
einer Weiterentwicklung wird die Ölmenge für das Nachfüllen in eine Anzahl von Teilmengen unterteilt.
Eine geeignete Anzahl können
beispielsweise 2 bis 10 Teilmengen sein. Die erste Teilmenge wird
durch die Pumpe dadurch eingepumpt, dass die Pumpe während eines
Teilzeitintervalls pumpt. Dann wird die Pumpe umgesteuert, und die
Steuereinheit erfasst, ob altes Öl
zu dem Behälter 1 zurückgepumpt
wird. Wenn kein altes Öl
zurückgepumpt
wird, wird der Nachfüllvorgang
mit einer anderen Teilmenge wiederholt, bis die Vorrichtung erfasst,
dass altes Öl
zum Behälter 1 zurückgepumpt
wird, wonach der Nachfüllvorgang
unterbrochen wird. In diesem Fall wird insgesamt kein altes Öl zum Behälter 1 zurückgepumpt,
und darüber
hinaus ist die Menge von Extra-Öl
in der Wanne 6, die nicht zurückgepumpt wird, vernachlässigbar
klein.
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Bei
einer Weiterentwicklung kann das System erfassen, ob der Ölbehälter 1 leer
ist. Wenn das System, nachdem die ganze berechnete Ölnachfüllung erfolgt
ist, kein Signal empfangen hat, das Öl zurückgepumpt worden ist, kann
das System beispielsweise so ausgestaltet werden, dass ein anderer Nachfüllvorgang
erfolgt. Wenn auch nach diesem Nachfüllvorgang das System kein Signal
empfangen hat, dass die Pumpe 3 Öl zurückgepumpt hat, ist es wahrscheinlich,
dass der Behälter 1 leer
ist, d. h. ein ausreichendes Nachfüllen von Öl nicht erfolgen konnte. Dann
kann eine Fehlernachricht von der Steuereinheit entweder so erzeugt
werden, dass der Fahrer daran erinnert wird, dass ein Nachfüllen von Öl erforderlich
ist, oder dass das Ölsystem
kontrolliert werden muss.
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Eine
andere Art der Erfassung, ob das Öl in dem Behälter 1 aufgebraucht
worden ist, besteht darin, einen Ölstandsmonitor zu verwenden,
der in dem Behälter 1 angeordnet
ist. Wenn der Ölstandsmonitor nicht
in der Ölwanne 6,
sondern außerhalb
des Motors angeordnet ist, kann er eine einfache billige Bauweise
haben.
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Bei
einer Weiterentwicklung gibt es eine spezielle Service-Position
in dem Steuersystem, die das kontinuierliche Pumpen aus dem Behälter 1 zur
Wanne 6 erlaubt. Die Service-Position kann beispielsweise
durch einen speziellen Programmcode oder durch einen Schalter gewählt werden.
Diese Service-Position wird dann benutzt, wenn das Öl gewechselt
wird. Das Öl
kann dann in den Behälter 1 gefüllt und
zur Wanne 6 durch die Pumpe 3 überführt werden. Vorteilhafterweise
wird ein spezieller externer Ölbehälter verwendet,
der die gesamte Ölmenge
für das
Nachfüllen
enthält.
In diesem Fall braucht der Ölstand
in der Wanne 6 nicht überwacht
zu werden. Ein anderer Weg besteht darin, dass das Steuersystem Öl über eine
längere Zeit
zupumpt, beispielsweise entsprechend 3 Liter. Dann wird die Pumpe
umgesteuert. Wenn das Steuersystem erfasst, dass Luft zurückgesaugt
wird, wird das Nachfüllen
wiederholt. Dies wird wiederholt, bis das Steuersystem erfasst,
dass Öl
zurückgepumpt
wird. Das Steuersystem kehrt dann in seine Normalposition für eine Feineinstellung
des Ölstands
zurück.
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Bei
einer zweiten veranschaulichenden Ausführungsform besteht gemäß 3 das
System zum Nachfüllen
von Öl
nach der Erfindung aus einem hydraulischen Zylindersystem, das außerhalb
des Motors angeordnet ist. Das Zylindersystem 20 hat drei Kammern
A, B und C. Wenn der Motor angelassen wird, wird die dritte Kammer
C mit Öl
aus dem Motor über
ein erstes Rohr 22 gefüllt.
Dies geht vor sich, wenn der Öldruck
in dem Motor größer als
der Federdruck einer Feder 25 ist. Dies erfolgt langsam über einen
Drosselpunkt 21. Gleichzeitig wird die zweite Kammer B,
die Öl
enthält,
das aus dem Motor in einem vorherigen Zyklus abgesaugt worden ist, über ein
zweites Rohr 23 zum Behälter 1 entleert.
Gleichzeitig wird die erste Kammer A mit Öl aus dem Behälter 1 über ein
drittes Rohr 24 gefüllt.
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Wenn
der Motor abgeschaltet ist, verschwindet der Öldruck des Motors aus der dritten
Kammer C über
den Drosselpunkt 21. Die Feder 25 drückt dann
einen Kolben 26 zurück.
Der Inhalt der ersten Kammer A wird über ein viertes Rohr 27 zur
Wanne 6 entleert. Gleichzeitig saugt die zweite Kammer
B über
ein fünftes
Rohr 28 Überschussöl aus der
Wanne 6 über
das Füllstandsrohr 29 ab.
Wenn der Ölstand
die Mündung 30 des
Füllstandsrohrs
erreicht, zieht die zweite Kammer B Luft statt Öl. Dann ist gewährleistet,
dass der Ölstand
in der Pumpe 6 einem vorgegebenen optimalen Ölstand 7 entspricht.
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Das
Volumen der ersten Kammer A sollte größer als der maximale Ölverbrauch
während
eines Fahreinsatzes sein. Ein Fahreinsatz kann zwischen Minuten
für ein
Lieferfahrzeug und in manchen Fällen mehr
als 20 Stunden beispielsweise bei Holzlastern oder Baufahrzeugen
variieren. Das Volumen der ersten Kammer A wird deshalb geeignet,
beispielsweise zu 0,5 bis 1,0 Liter, ausgewählt. Das Volumen der zweiten
Kammer B sollte größer als
das der ersten Kammer A sein, beispielsweise um 20% größer. Das Volumen
der dritten Kammer C wird geeignet ausgewählt, beispielsweise zu 0,1
bis 0,2 Liter.
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Bei
einer Weiterentwicklung ist gemäß 4 das
hydraulische Zylindersystem 20 innerhalb der Brennkraftmaschine
angeordnet. Da die Arbeitsweise des hydraulischen Zylindersystems 20 vorstehend und
anhand von 3 im Einzelnen beschrieben ist, werden
hier nur die Anschlüsse
an das Zylindersystem 20 beschrieben. Wenn der Motor angelassen wird,
wird die dritte Kammer C mit Öl
aus dem Motor über
ein erstes Rohr 22 gefüllt.
Gleichzeitig wird das Öl
der zweiten Kammer B über
ein zweites Rohr 23 zum Behälter 1 entleert. Zur
gleichen Zeit wird die erste Kammer A mit Öl aus dem Behälter 1 über ein drittes
Rohr 24 gefüllt.
Wenn der Motor abgeschaltet wird, wird der Inhalt der ersten Kammer
A über
ein viertes Rohr 27 zur Wanne 6 entleert. Gleichzeitig zieht
die zweite Kammer B Überschussöl aus der Wanne 6 über das
Füllstandsrohr 29 ab.
Wenn der Ölstand 7 die
Mündung 30 des
Füllstandsrohrs
erreicht, zieht die zweite Kammer B Luft anstatt Öl. Dann
ist gewährleistet,
dass der vorgegebene optimale Ölstand 7 erreicht
ist.
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Ein
Vorteil davon besteht darin, dass das Zylindersystem 20 während des
Fahrens so aufgewärmt
wird, dass das Öl
in der ersten Kammer A und der zweiten Kammer B erwärmt ist
und somit eine niedrige Viskosität
hat. Der Rohrverlauf ist weiter vereinfacht und somit billiger.
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Eine
erste veranschaulichende Ausgestaltung des Verfahrens zum Nachfüllen von Öl bei einer Brennkraftmaschine
nach der Erfindung weist die Schritte auf, mehr Öl als erforderlich nachzufüllen und
dann überschüssiges Öl über ein
Füllstandsrohr abzuziehen.
Dies hat den Vorteil, dass das Verfahren gewährleistet, dass der Motor einen
optimalen Ölstand
jedes Mal dann hat, wenn das Verfahren durchgeführt wird.
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Bei
einer Weiterentwicklung des Verfahrens werden diese Schritte ausgeführt, nachdem
der Motor gestoppt worden ist. Dies hat den Vorteil, dass das Fahrzeug
für die
nächste
Fahrt bereit ist, wenn es gestartet wird. Wenn Öl fehlen oder irgendein anderer
Defekt vorliegen sollte, ist der Fahrer darüber direkt informiert und hat
somit mehr Zeit, sich mit dem Problem zu beschäftigen. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, dass das Öl
heiß ist
und somit eine niedrige Viskosität
hat, was eine wiederholbare Ölstandseinstellung
gewährleistet.
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Bei
einer Weiterentwicklung werden diese Schritte in einer Anzahl von
Zyklen ausgeführt.
Dies hat den Vorteil, dass die Ölmenge,
die zum Behälter zurückgepumpt
wird, minimiert werden kann.
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Bei
einer Weiterentwicklung weist das Verfahren auch den Schritt auf,
zu erfassen, dass das Nachfüllen
von Öl
erfolgt und/oder dass ein Nachfüllen
mit einer ausreichenden Ölmenge
erfolgt ist.
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Bei
einer Weiterentwicklung weist das Verfahren auch den Schritt auf,
einer Bedienungsperson eine Nachricht bezüglich dahingehend zu schicken, dass
das Nachfüllen
von Öl
ausgeführt
wird.
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Die
Erfindung soll nicht auf die vorstehend beschriebenen beispielsweisen
Ausführungsformen beschränkt sein,
vielmehr ist eine Anzahl weiterer Varianten und Modifizierungen
innerhalb des Rahmens der nachstehenden Patentansprüche möglich. Das System
kann beispielsweise zum Steuern des Flüssigkeitsfüllstands in einem Behälter mit
insgesamt irgendeiner verbrauchbaren Flüssigkeit, beispielsweise Wasser,
Kühlmittel
oder Hydrauliköl,
verwendet werden.