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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur automatischen Ermittlung der Nutzungsdauer von Motoröl, das einen Faktor für die Qualität des Öls verwendet.
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HINTERGRUND
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In Verbrennungsmotoren wird Öl typischerweise zur Schmierung, zur Reinigung, zum Verhindern der Korrosion, zum Verbessern des Abdichtens und zum Kühlen des Motors verwendet, indem Wärme von sich bewegenden Teilen abgeführt wird. Motoröle werden im Allgemeinen von mineralölbasierten chemischen Zusammensetzungen und synthetisierten chemischen Zusammensetzungen ohne Mineralöl abgeleitet. Moderne Motoröle werden für eine Vielzahl von speziellen Anwendungen hauptsächlich unter Verwendung eines Basisöls gemischt, das aus Kohlenwasserstoffen und anderen chemischen Zusätzen zusammengesetzt ist. Über den Verlauf der Lebensdauer des Öls wird ein Motoröl häufig mit Fremdpartikeln und lösbaren Verunreinigungen verunreinigt, und seine chemischen Eigenschaften werden aufgrund von Oxidation und Nitrierung verschlechtert. Eine übliche Auswirkung einer solchen Verunreinigung und Verschlechterung ist, dass das Öl seine Fähigkeit verlieren kann, den Motor vollständig zu schützen, wodurch es notwendig wird, dass das verwendete Öl mit sauberem, neuem Öl ausgetauscht oder durch dieses ersetzt wird.
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Das Motoröl wird im Allgemeinen basierend auf der Einsatzdauer oder basierend auf einer Distanz gewechselt, die das Host-Fahrzeug des Motors zurückgelegt hat. Die tatsächlichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und die Betriebsstunden des Motors sind einige der üblicherweise zusätzlich verwendeten Faktoren bei der Entscheidung, wann das Motoröl gewechselt werden soll. Zeitbasierte Intervalle berücksichtigen kürzere Fahrten, bei denen weniger Meilen gefahren werden und während denen mehr Verunreinigungen aufgebaut werden. Während solchen kürzeren Fahrten kann das Öl häufig die volle Betriebstemperatur nicht lang genug erreichen, um eine Kondensation, überschüssigen Kraftstoff oder eine andere Verunreinigung abzubrennen, was zu ”Ölschlamm”, ”Öllack” oder anderen schädlichen Ablagerungen führen kann.
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Um rechtzeitige Ölwechsel zu unterstützen, weisen moderne Motoren häufig Überwachungssysteme für die Nutzungsdauer des Öls auf, um den Zustand des Öls basierend auf Faktoren zu schätzen, die typischerweise eine Verschlechterung verursachen, wie beispielsweise die Motordrehzahl und die Öl- oder Kühlmitteltemperatur. Wenn ein Motor, der ein Überwachungssystem für die Nutzungsdauer des Öls verwendet, in einem Fahrzeug eingesetzt wird, kann die Gesamtdistanz eines solchen Fahrzeugs, die seit dem letzten Ölwechsel zurückgelegt wurde, ein zusätzlicher Faktor bei der Festlegung der geeigneten Zeit für einen Ölwechsel sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Hierin wird ein Verfahren zum Ermitteln einer verbleibenden Ölnutzungsdauer vor einem Ölwechsel in einem Verbrennungsmotor offenbart, der eine Ölmenge verwendet. Das Verfahren umfasst, dass die Ölmenge in den Motor übertragen wird und dass ein Volumen der übertragenen Ölmenge ermittelt wird. Das Verfahren umfasst auch, dass eine Qualität der übertragenen Ölmenge ermittelt wird und dass die verbleibende Ölnutzungsdauer basierend auf der ermittelten Qualität und dem ermittelten Volumen der Ölmenge ermittelt wird. Das Verfahren umfasst zusätzlich, dass ein Ölwechselindikator aktiviert wird, wenn die verbleibende Ölnutzungsdauer ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
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Das Verfahren kann zusätzlich umfassen, dass der Ölwechselindikator nach dem Ölwechsel zurückgesetzt wird, um 100% der verbleibenden Ölnutzungsdauer anzugeben. Die Schritte, dass ein Volumen der übertragenen Ölmenge ermittelt wird, dass die verbleibende Ölnutzungsdauer ermittelt wird und/oder dass der Ölnutzungsdauerindikator aktiviert sowie zurückgesetzt wird, können mittels eines Controllers ausgeführt werden, der in einer Beziehung zu dem Motor angeordnet und mit diesem funktional verbunden ist.
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Der Motor kann einen Ölsumpf aufweisen, der angeordnet ist, um die übertragene Ölmenge aufzunehmen. Der Schritt, dass ein Volumen der übertragenen Ölmenge ermittelt wird, kann umfassen, dass ein Niveau der übertragenen Ölmenge in dem Sumpf ermittelt wird. Der Schritt, dass die verbleibende Ölnutzungsdauer ermittelt wird, kann ferner umfassen, dass eine Anzahl von Umdrehungen für jedes Verbrennungsereignis des Motors ermittelt wird und dass eine Anzahl von Verbrennungsereignissen ermittelt wird, die unter Verwendung des ermittelten Ölvolumens zugelassen wird.
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Der Schritt, dass ein Qualitätsniveau des Ölvolumens ermittelt wird, kann mittels eines Sensors ausgeführt werden, der an dem Motor positioniert ist, oder er kann mittels eines Zugriffs auf eine Nachschlagetabelle ausgeführt werden. Eine solche Nachschlagetabelle kann in dem vorstehend beschriebenen Controller programmiert sein.
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Es wird auch ein System zum Ermitteln der verbleibenden Ölnutzungsdauer offenbart, die für ein Ölvolumen zugelassen wird.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der Erfindung leicht offensichtlich, wenn sie mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Überwachungssystems für die Nutzungsdauer von Motoröl;
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2 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Überwachungssystems für die Nutzungsdauer von Motoröl; und
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ermitteln einer Anzahl von Motorumdrehungen darstellt, die für ein Ölvolumen in einem Verbrennungsmotor zugelassen werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, stellt 1 ein automatisches Ölnutzungsdauersystem 5 dar. Das Ölnutzungsdauersystem 5 ist ausgebildet, um eine verbleibende effektive oder zweckmäßige Nutzungsdauer von Öl, das in einem Verbrennungsmotor verwendet wird, vor einem Ölwechsel zu ermitteln. Das Ermitteln der verbleibenden Ölnutzungsdauer durch das Ölnutzungsdauersystem 5 umfasst, dass eine Anzahl von zugelassenen Motorumdrehungen für ein spezielles Ölvolumen ermittelt wird.
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Das automatische Ölnutzungsdauersystem 5 umfasst einen Verbrennungsmotor, der schematisch dargestellt ist und durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet wird. Der Motor 10 umfasst einen Motorblock 12. In dem Block 12 sind interne Motorkomponenten untergebracht, wie beispielsweise eine Kurbelwelle 14, Hubkolben 16 und Pleuelstangen 18. Die Kolben 16 sind mittels der Stangen 18 an der Kurbelwelle 14 angebracht, um die Kraft der Verbrennung auf die Kurbelwelle zu übertragen und den Motor 10 dadurch zu drehen. Die Drehung des Motors 10, die typischerweise in Einheiten von Umdrehungen pro Minute (RPM) gemessen wird, ist durch einen Pfeil 19 angegeben. Jede Verbindung zwischen den jeweiligen Kolben 16 und Stangen 18 und zwischen den Stangen und der Kurbelwelle 14 umfasst ein geeignetes Lager (nicht gezeigt) für eine glatte und zuverlässige Drehung.
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Der Motor 10 weist auch eine Ölwanne oder einen Ölsumpf 20 auf. Der Sumpf 20 ist in dem Motor 10 angeordnet und an dem Block 12 angebracht, um eine Ölmenge 22 zu halten. Die Ölmenge 22 wird in dem Motor 10 verwendet, um sich bewegende Teile des Motors zu schmieren, wie beispielsweise die Lager (nicht gezeigt), die Kolben 16 und die Stangen 18, und für andere Funktionen, wie beispielsweise das Kühlen des Motors, indem Wärme, die durch die Reibung und die Verbrennung erzeugt wird, von den sich bewegenden Teilen abgeführt wird. Die Ölmenge 22 bewirkt zusätzlich, dass Verreinigungen von dem Motor 10 entfernt werden. Der Motor 10 weist zusätzlich einen Ölfilter 26 auf, der speziell ausgebildet ist, um verschiedene Fremdpartikel abzufangen, die sich in dem Öl während des Einsatzes ansammeln können. Um die Ölströmung nicht einzuschränken, ist der Filter 26 im Allgemeinen nur in der Lage, Partikel bis herunter zu einer bestimmten Größe abzufangen, und er kann daher nicht in der Lage sein, kleinere Verunreinigungen zu erfassen. Die Ölmenge 22 kann auch lösbare Verunreinigungen absorbieren, die durch den Filter 26 nicht entfernt werden. Daher wird die Ölmenge 22 aufgrund von Oxidation und Nitrierung mit der Zeit chemisch verschlechtert und auch mit Fremdmaterialien verunreinigt, wodurch sie als Schutz des Motors 10 weniger effektiv wird und es erforderlich wird, dass das Öl gewechselt wird. Der Sumpf 20 weist einen entfernbaren Stopfen 24 auf, der als ein schraubbares Befestigungselement ausgebildet sein kann, um zu ermöglichen, dass die Ölmenge 22 während eines Ölwechsels aus dem Sumpf abgelassen wird.
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Das automatische Ölnutzungsdauersystem 5 umfasst auch einen Controller 28, und es kann einen ersten Sensor 30 und einen zweiten Sensor 32 umfassen, wie es gezeigt ist. Der Controller 28 kann ein zentraler Prozessor sein, der ausgebildet ist, um den Betrieb des Motors 10 zu regeln, oder eine fest zugeordnete Einheit, die programmiert ist, um ausschließlich das automatische Ölnutzungsdauersystem zu betreiben. Der Sensor 30 ist ausgebildet, um ein Niveau oder eine Höhe der Ölmenge 22 zu detektieren, um der zweite Sensor 32 ist ausgebildet, um eine Qualität des zu Öls zu detektieren. Der Controller 28 steht mit dem ersten Sensor 30 in Verbindung, der an dem Motor 10 relativ zu dem Sumpf 20 angeordnet ist. Der erste Sensor 30 ist zumindest teilweise in die Ölmenge 22 eingetaucht und ausgebildet, um das Niveau des Öl zu detektieren, das in den Sumpf 20 vorhanden ist, und um diese Daten an den Controller 28 zu übertragen. Der erste Sensor 30 kann ausgebildet sein, um das Niveau der Ölmenge 22 entweder zu detektieren, während der Motor 10 ausgeschaltet ist, oder dynamisch, d. h. während der Motor läuft.
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Der Controller 28 ist auch mit dem zweiten Sensor 32 funktional verbunden, der in dem Sumpf 20 in Kontakt mit der Ölmenge 22 angeordnet ist. Der zweite Sensor 32 ist ausgebildet, um eine Qualität der Ölmenge 22 zu detektieren, die in dem Sumpf 20 vorhanden ist, und um diese Daten an den Controller 28 zu übertragen. Der zweite Sensor 32 kann ein elektrochemischer Sensor sein, der ausgebildet ist, um den Widerstand und die Dielektrizitätszahl der Ölmenge 22 zwischen Ölwechseln zu detektieren. Der Controller 28 empfängt Daten sowohl von dem ersten Sensor 30 als auch von dem zweiten Sensor 32 und ermittelt eine geeignete Zeit oder eine geeignete Gelegenheit, zu der die Ölmenge 22 gewechselt, d. h. durch frisches Öl ersetzt werden soll.
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Die geeignete zugelassene Anzahl von Motorumdrehungen vor dem Wechseln der Ölmenge 22 wird gemäß einer mathematischen Beziehung oder eines Algorithmus R(Rev) = K(Oil) × K(Eng) × V ermittelt, die mit dem Bezugszeichen 33 bezeichnet ist. Die mathematische Beziehung 33 ist in dem Controller 28 programmiert und gespeichert. R(Rev) repräsentiert eine Gesamtanzahl von Motorumdrehungen, die für ein spezielles Volumen und eine spezielle Qualität der Ölmenge 22 zugelassen wird. R(Rev) repräsentiert auch ein vorbestimmtes Niveau der effektiven oder zweckmäßigen Nutzungsdauer, die für die Ölmenge 22 verbleibt, bevor ein Ölwechsel notwendig wird. Der Faktor K(Oil) repräsentiert eine Gesamtanzahl von zugelassenen Verbrennungsereignissen des Motors 10 pro Liter der Ölmenge 22, K(Eng) repräsentiert eine Anzahl von Umdrehungen des Motors 10 für jedes Verbrennungsereignis des Motors, und V repräsentiert ein Volumen der Ölmenge 22 in Litern, das in dem Sumpf 20 vorhanden ist.
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Die Gesamtanzahl der zugelassenen Verbrennungsereignisse pro Liter der Ölmenge 22, K(Oil), ist eine Eingabevariable für die Beziehung 33.
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K(Oil) wird empirisch basierend auf einer Evaluierung von verschiedenen Typen und Sorten von Ölen bezüglich der chemischen Verschlechterung und Verunreinigung ermittelt, während das Öl einem Haltbarkeitstext in dem Motor 10 ausgesetzt wird. Daher bezieht sich K(Oil) direkt auf die Qualität der Ölmenge 22, die in dem Sumpf 20 gehalten wird. Beispielsweise werden Proben einer speziellen Sorte und/oder eines speziellen Typs von Öl in regelmäßigen Intervallen evaluiert, und es wird eine Anzahl von entsprechenden Verbrennungsereignissen des Motors 10 aufgezeichnet, bis die Niveaus der Verschlechterung und/oder der Verunreinigung als grenzwertig nicht akzeptierbar angesehen werden. Eine solche Anzahl von Verbrennungsereignissen wird anschließend für die spezielle Sorte und/oder den speziellen Typ des Öls als K(Oil) identifiziert, das in der Beziehung 33 verwendet werden soll.
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K(Eng) ist eine mathematische Konstante, deren Wert von der tatsächlichen Motorausbildung mit einer speziellen Anzahl von Zylindern abhängt. Beispielsweise sind in einem Sechszylinder-Viertaktmotor zwei vollständige Motorumdrehungen für jeden Zylinder erforderlich, um ein einziges Verbrennungsereignis zu erfahren, d. h. K(Eng) ist in diesem Beispiel gleich 2 dividiert durch 6, und es ist daher gleich einem Wert von 1/3. V ist ein Volumen der Ölmenge 22 in Litern, das durch die bewertete Ölkapazität des Motors 10 ermittelt wird, die typischerweise durch die ”Voll”-Markierung an einem Ölniveauindikator oder einem Ölmessstab (nicht gezeigt) angegeben wird oder auf dem Ölniveau in dem Sumpf 20 basiert, das durch den ersten Sensor 30 nach dem Ölwechsel detektiert wird.
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Nach der Ermittlung von R(Rev) basierend auf der Beziehung 33 führt der Controller 28 eine Steuermaßnahme aus, wie beispielsweise das Aktivieren oder Auslösen eines Indikators 34 für die Ölnutzungsdauer. Der Indikator 34 für die Ölnutzungsdauer ist ausgebildet, um einem Bediener des Motors oder des Host-Fahrzeugs zu melden, wann die Anzahl von Motorumdrehungen R(Rev) erreicht ist, die für die ermittelte Qualität und das ermittelte Volumen der Ölmenge 22 zugelassen wird. Der Indikator 34 für die Ölnutzungsdauer kann auch den Prozentanteil der verbleibenden Ölnutzungsdauer angeben. Um sicherzustellen, dass der Bediener zuverlässig informiert wird, wenn die Zeit für einen Ölwechsel gekommen ist, kann der Indikator 34 für die Ölnutzungsdauer auf einer Instrumententafel im Innern des Fahrgastraums des Fahrzeugs angeordnet werden. Der Indikator 34 für die Ölnutzungsdauer kann unmittelbar nach der Ermittlung ausgelöst werden, das R(Rev) erreicht ist, oder nur dann, wenn der Motor gestartet und/oder abgeschaltet wird, nachdem R(Rev) erreicht wurde. Nach dem Ölwechsel wird der Indikator 34 für die Ölnutzungsdauer zurückgesetzt, um 100% verbleibende Ölnutzungsdauer anzugeben, und die Ermittlung von R(Rev) kann für eine frische Ölmenge beginnen.
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Eine alternative Ausführungsform ist ein System 105, das in 2 dargestellt ist. Das System 105 ist mit dem System 5 in allen Belangen identisch, außer dass kein zweiter Sensor 32 vorhanden ist, dass ein Controller 128 den Controller 28 ersetzt und dass es einen Schnittstellenanschluss 136 aufweist. Zusätzlich zu allen Funktionen des Controllers 28, die vorstehend beschrieben sind, ist der Controller 128 mit einer Nachschlagetabelle 135 programmiert. Die Nachschlagetabelle 135 umfasst eine Information, die verschiedene Typen von Öl und entsprechende Daten für Qualitätsniveaus dieser Öle angibt, die das Qualitätsniveau des Volumens der Ölmenge 22 umfassen. Die Daten für die Qualitätsniveaus verschiedener Öle in der Nachschlagetabelle 135 entsprechen den speziellen Typen des Öls.
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Der Schnittstellenanschluss 136 ist ausgebildet, um eine Information aufzunehmen, die den Typ des Öls angibt, das während eines Ölwechsels in den Sumpf 20 eingeleitet wird. Der Schnittstellenanschluss 136 ist mit dem Controller 128 funktional verbunden, um eine Information an den Controller zu übertragen, die den Typ des Öls angibt, das in den Sumpf 20 eingeleitet wird. Innerhalb des Controllers 128 wird die übertragene Information gegen ein entsprechendes Qualitätsniveau für den Öltyp referenziert, das in der Nachschlagetabelle 135 aufgezeichnet ist. Dementsprechend ermittelt der Controller 128 basierend auf dem Qualitätsniveau der Ölmenge 22, auf das in der Nachschlagetabelle 135 zugegriffen wird, den Faktor K(Oil). Anschließend berechnet der Controller 128 unter Verwendung der Beziehung 33 die Gesamtanzahl der Motorumdrehungen R(Rev), die für ein spezielles Volumen und eine spezielle Qualität des Öls zugelassen wird.
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Der Schnittstellenanschluss 136 kann eine Tastatur sein, die in dem Fahrgastraum oder in dem Motorraum des betreffenden Fahrzeugs angeordnet ist, um durch einen Bediener des Fahrzeugs oder einen Ölwechsel-Dienstanbieter für eine Eingabe der geeigneten Information verwendet zu werden, die den Typ des Öls angibt, das während des Ölwechsels in den Sumpf 20 eingeleitet wird. Der Schnittstellenanschluss 136 kann auch eine elektronische Verbindung mit dem Controller 128 sein, um eine solche Information mittels des Internets an den Controller zu übertragen. Die beschriebene elektronische Verbindung kann dabei durch eine Entität verwendet werden, die für eine Wartung des betreffenden Fahrzeugs autorisiert ist, wie beispielsweise ein Fahrzeughändler, um den Indikator 34 für die Ölnutzungsdauer derart zu programmieren, dass dieser den Fahrzeugbediener bezüglich der korrekten Zeit für den nächsten Ölwechsel alarmiert.
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Ein Verfahren 40 zum Ermitteln der verbleibenden Ölnutzungsdauer vor einem Ölwechsel ist in 3 gezeigt und wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Strukturen beschrieben, die in 1 und 2 gezeigt sind. Das Verfahren 40 beginnt in Block 42 mit dem Übertragen der Ölmenge 22 in den Sumpf 20. Nach dem Block 42 schreitet das Verfahren zu Block 44 voran, bei dem es umfasst, dass das Volumen des Öls V der übertragenen Ölmenge 22 ermittelt wird, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Nach Block 44 fährt das Verfahren bei Block 46 fort, bei dem es umfasst, dass die Qualität der Ölmenge 22 ermittelt wird.
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Die Qualität der Ölmenge 22 kann entweder mittels des Controllers 28 des Systems 5, der ein Signal von dem zweiten Sensor 32 empfängt, oder mittels des Controllers 128 des Systems 105 ermittelt werden, der ein Signal von dem Schnittstellenanschluss 136 empfängt, das den Typ des Öls angibt, das in den Sumpf 20 übertragen wurde. Bei dem System 5 wird die detektierte Qualität der Ölmenge 22 direkt verwendet, um den Faktor K(Oil) durch den Controller 28 zu berechnen. Bei dem System 105 wird der Typ des Öls, der von dem Schnittstellenanschluss 136 gemeldet wird, in der Nachschlagetabelle 135 gegen das entsprechende Qualitätsniveau für diesen Typ von Öl referenziert, um den Faktor K(Oil) zu ermitteln.
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Nach Block 46 schreitet das Verfahren zu Block 48 voran. Bei Block 48 umfasst das Verfahren, dass ermittelt wird, wann die verbleibende Ölnutzungsdauer ein vorbestimmtes Niveau erreicht. Das vorbestimmte Niveau der verbleibenden Ölnutzungsdauer kann gemäß der Anzahl von Motorumdrehungen R(Rev) festgelegt werden, wobei R(Rev) auf der ermittelten Qualität und dem ermittelten Volumen der Ölmenge 22 basiert, indem die Beziehung 33 verwendet wird. Nach Block 48 schreitet das Verfahren zu Block 50 voran, bei dem es umfasst, dass eine Steuermaßnahme ausgeführt wird, wie beispielsweise das Aktivieren des Indikators 34 für die Ölnutzungsdauer, um einem Bediener des Motors 10 oder des Fahrzeugs, in dem sich der Motor befindet, zu melden, wann die verbleibende Ölnutzungsdauer das vorbestimmte Niveau erreicht. Eine kontinuierliche Messung des Prozentanteils der verbleibenden verwendbaren Ölnutzungsdauer kann ebenso vorgesehen sein.
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Während die besten Weisen zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche auszuüben.
