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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Füllstands eines Ölbehälters eines Kraftfahrzeugs mittels Körperschall.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Füllstand eines Ölbehälters eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise den Füllstand in der Ölwanne, kontinuierlich zu überwachen, wobei thermische, kapazitive bzw. Ultraschall-basierte Füllstandssensoren verwendet werden.
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Die Ultraschall-basierten Füllstandssensoren bieten einen guten Kompromiss hinsichtlich Robustheit, Messgenauigkeit und Kosten. Allerdings muss der Ultraschallsensor innerhalb des Ölbehälters angeordnet und die empfangenen Daten nach außen geführt werden, weswegen eine Schnittstelle vorgesehen sein muss. Dies erschwert die Anbringung des Ultraschall-basierten Füllstandssensors.
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Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass der Füllstand eines Ölbehälters kontinuierlich mittels eines Klopf- bzw. Körperschallsensors überwacht wird. Dies ist beispielsweise in der
DE 10 2015 203 394 A1 beschrieben, wobei als Anregungsquelle der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs während des Betriebs verwendet werden kann.
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Als nachteilig hat sich hierbei jedoch herausgestellt, dass für die Messung des Ölniveaus bzw. des Füllstands stets der Verbrennungsmotor gestartet und im Betrieb sein muss, um über die Schwingungen des Verbrennungsmotors den Ölbehälter und das darin befindliche Öl schwingungstechnisch anzuregen. Folglich ist es nicht möglich, den Füllstand des Ölbehälters im Stillstand, bei ausgeschaltetem Motor bzw. bei einem defekten Motor zu erfassen, beispielsweise in einer Werkstatt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der Füllstand eines Ölbehälters auch bei ausgeschaltetem bzw. defektem Motor in einfacher Weise erfasst werden kann, insbesondere in Werkstätten.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Messung des Füllstands eines Ölbehälters eines Kraftfahrzeugs mittels Körperschall gelöst, mit den Schritten:
- - Bereitstellen eines Ölbehälters,
- - Bereitstellen einer Anregungsquelle,
- - den Ölbehälter mittels der Anregungsquelle mechanisch in Schwingung versetzen,
- - Erfassen des Schwingungsspektrums, und
- - Auswerten des Schwingungsspektrums, wobei bei der Auswertung ein Schwingungsspektrum einer Referenzmessung herangezogen wird.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass der Ölbehälter mechanisch angeregt wird, wobei ausgenutzt wird, dass unterschiedliche Füllstände unterschiedliche Schwingungsspektren zur Folge haben. Das erfasste Schwingungsspektrum des Ölbehälters bei der Füllstandsmessung lässt dementsprechend eine eindeutige Aussage über den Füllstand des Ölbehälters zu, wobei das erfasste Schwingungsspektrum mit dem Schwingungsspektrum einer Referenzmessung verglichen wird, um den vorliegenden Füllstand über das erfasste Schwingungsspektrum zu ermitteln. Folglich kann der Ölbehälter und das darin befindliche Öl, die zusammen ein Schwingungssystem ausbilden, über die Anregungsquelle mit einer bestimmten oder auch unbestimmten Frequenz angeregt werden, sofern die zur Auswertung herangezogene Referenzmessung mit derselben spezifischen Kombination vorgenommen worden ist. Unter der spezifischen Kombination ist unter anderem dieselbe (auch unbestimmte) Anregungsfrequenz zu verstehen. Es werden somit geringere Anforderungen an das Messsystem gestellt, wobei jedoch eine zusätzliche Referenzmessung benötigt wird. Aufgrund der geringeren Anforderung an das Messsystem lässt sich der Füllstand des Ölbehälters mit geringeren Kosten in kurzer Zeit ermitteln, da lediglich eine zusätzliche Referenzmessung benötigt wird, die jedoch mit dem kostengünstigen Messsystem vorgenommen werden kann.
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Generell kann die Anregungsquelle auch verwendet werden, um eine punktuelle Anregung zu erzielen, also ein Anschlagen.
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Die mechanische Anregung des Ölbehälters hat eine mechanische Schwingung (Körperschall) des gesamten Schwingungssystems zur Folge, also des Ölbehälters und des darin befindlichen Öls. Die mechanische Schwingung wird zumindest teilweise in eine Druckschwingung (Luftschall) umgewandelt bzw. erzeugt der angeregte Körperschall einen Luftschall. Der entstehende Luftschall entspricht einem Ton oder einem Geräusch, der gemessen bzw. aufgenommen werden kann, sodass beispielsweise eine Ton- bzw. Audio-Datei erzeugt werden kann.
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Demnach können die Schwingungsspektren der Füllstandsmessung und der Referenzmessung jeweils einem Luftschall entsprechen.
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Bei der Anregungsquelle handelt es sich insbesondere um eine zum Kraftfahrzeug separat ausgebildete Anregungsquelle. Folglich dient nicht der Verbrennungsmotor oder eine andere Komponente des Kraftfahrzeugs als Anregungsquelle.
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Ein Aspekt sieht vor, dass die Referenzmessung nach der Messung des Körperschalls durchgeführt wird. Demnach ist es auch möglich, dass das erfasste Schwingungsspektrum zunächst zwischengespeichert wird, um anschließend mit der nachfolgend durchgeführten Referenzmessung abgeglichen zu werden. Dies stellt sicher, dass die erforderlichen Daten, die die Referenzmessung umfassen, auch tatsächlich vorliegen.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Referenzmessung vor der Messung des Körperschalls durchgeführt worden ist. Demnach kann das erfasste Schwingungsspektrum direkt ausgewertet werden, da die Daten der Referenzmessung bereits vorliegen, die für die Auswertung des erfassten Schwingungsspektrums benötigt werden. Insbesondere kann die Referenzmessung nur einmalig durchgeführt worden sein und mehrfach herangezogen werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Referenzmessung mit der verwendeten Anregungsquelle durchgeführt wird bzw. worden ist. Demnach ist die Referenzmessung mit derselben Anregungsquelle durchgeführt worden bzw. wird mit derselben Anregungsquelle durchgeführt, die auch zur Anregung des Ölbehälters dient, um das Schwingungsspektrum zu erfassen. Dies stellt sicher, dass bei der Referenzmessung dieselbe spezifische Kombination hinsichtlich der Anregungsfrequenz vorliegt, wie dies bei der Messung des Schwingungsspektrums der Fall ist.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Referenzmessung mit einer in analoger Weise ausgebildeten Anregungsquelle durchgeführt wird. Dies gewährleistet, dass die beiden verwendeten Anregungsquellen, also die für die Referenzmessung sowie die zum Anregen des Ölbehälters, in gleicher Weise arbeiten, insbesondere die gleiche (auch unbekannte) Anregungsfrequenz haben. Zudem ist die Anbindung der Anregungsquelle im Wesentlichen gleich.
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Bei der Anregungsquelle kann es sich um ein elektronisches Gerät handeln, insbesondere ein elektronisches Gerät, das eine Vibrationsfunktion aufweist. Demnach kann als Anregungsquelle beispielsweise ein Mobiltelefon mit Vibrationsalarm verwendet werden oder ein anderes elektronisches Gerät, das ebenfalls eine Vibrationsfunktion aufweist. Alternativ kann als Anregungsquelle ein mechanisches Messinstrument verwendet werden, bei dem beispielsweise ein Körner durch ein Federelement vorgespannt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Anregungsquelle einen elektronischen Speicher, in dem das Ergebnis der Referenzmessung hinterlegt ist. Sofern es sich bei der Anregungsquelle um ein elektronisches Gerät handelt, kann der interne elektronische Speicher verwendet werden, um das Schwingungsspektrum der Referenzmessung abzuspeichern, das bei der Auswertung des Schwingungsspektrums herangezogen wird.
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Sofern es sich bei der Anregungsquelle um eine mechanische Anregungsquelle handelt, kann ein externer elektronischer Speicher verwendet werden, um das Schwingungsspektrum der Referenzmessung bei der Auswertung berücksichtigen zu können.
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Generell lässt sich das Schwingungsspektrum der Referenzmessung als eine Audio-Datei, Diagramm oder ähnliches abspeichern, insbesondere digital.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Referenzmessung an einem Referenzölbehälter durchgeführt wird bzw. worden ist. Bei dem Referenzölbehälter handelt es sich um einen baugleichen Ölbehälter zu demjenigen, an dem die Füllstandsmessung durchgeführt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass die spezifische Kombination hinsichtlich des Ölbehälters gewährleistet ist, da bei der Referenzmessung und bei der Füllstandsmessung baugleiche Ölbehälter verwendet werden.
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Generell lässt sich unter der spezifischen Kombination verstehen, dass der Ölbehälter und die Anregungsquelle baugleich sind, insbesondere die von der Anregungsquelle verwendete Anregungsfrequenz, um den Ölbehälter mit dem darin befindlichen Öl, also das Schwingungssystem, in Schwingung zu versetzen.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Qualität des im Ölbehälter befindlichen Öls beim Auswerten des Schwingungsspektrums ermittelt wird. Über das erfasste Schwingungsspektrum kann nicht nur der Füllstand des Ölbehälters ermittelt werden, sondern auch die Qualität des im Ölbehälter befindlichen Öls, da dieses einen Einfluss auf den Körperschall des Schwingungssystems hat, das durch den Ölbehälter und das im Ölbehälter befindliche Öl gebildet ist.
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Insbesondere wird die Messung des Füllstands bei ausgeschaltetem Motor des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Folglich ist es möglich, dass die Füllstandsmessung in Werkstätten in effizienter Weise durchgeführt werden kann, da der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs nicht als Anregungsquelle dient, sodass das Kraftfahrzeug nicht extra gestartet werden muss. Hierdurch entstehen Kostenvorteile, da das Kraftfahrzeug zudem nicht erst warmgefahren werden muss, um die Füllstandsmessung durchzuführen.
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Des Weiteren lässt sich die benötigte Messzeit bei mehreren Messungen deutlich verringern, wodurch die Kosten weiter reduziert werden können. Dies liegt daran, dass eine Referenzmessung einer Motor-Ölwannenkombination ausreichend ist, welche üblicherweise in mehreren Fahrzeugbaureihen verwendet wird. Dementsprechend kann die eine durchgeführte Referenzmessung für die Füllstandsmessungen aller weiteren Fahrzeuge mit der gleichen Motor-Ölwannenkombination verwendet werden.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der Füllstand des Ölbehälters über die Anregungsquelle oder ein zur Anregungsquelle separat ausgebildetes Messinstrument ermittelt wird, insbesondere wobei das Messinstrument oder die Anregungsquelle einen Sensor umfasst. Dementsprechend kann die Anregungsquelle oder ein hierzu separat ausgebildetes Messinstrument zum Erfassen des Schwingungsspektrums vorgesehen sein. In einfacher Weise weist die Anregungsquelle bzw. das Messinstrument ein Mikrofon auf, mit dem das Schwingungsspektrum bzw. der aufgrund der Anregung entstehende Luftschall in einfacher Weise und kostengünstig erfasst werden kann. Es ist demnach nicht notwendig, dass am Ölbehälter des Kraftfahrzeugs ein Körperschallsensor angeordnet ist, wie dies bei einer kontinuierlichen Überwachung des Ölfüllstands noch der Fall ist. Folglich lässt sich die Füllstandsmessung auch bei Kraftfahrzeugen durchführen, bei denen kein Körperschallsensor integriert ist. Zur Auswertung der Füllstandsmessung und der Referenzmessung, also der entsprechenden Luftschalle, kann folglich ein Messinstrument herangezogen werden, das ein Mikrofon umfasst.
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Alternativ oder ergänzend kann das Messinstrument einen Körperschallsensor umfassen, der zudem den entsprechend angeregten Körperschall im Schwingungssystem erfasst.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.
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In der Zeichnung ist ein Messsystem 10 gezeigt, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Das Messsystem 10 eignet sich demnach, den Füllstand eines Ölbehälters 12 zu erfassen, der in einem Kraftfahrzeug verbaut ist.
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Hierzu umfasst das Messsystem 10 neben dem Ölbehälter 12, dessen Füllstand gemessen werden soll, eine Anregungsquelle 14, die den Ölbehälter 12 mechanisch in Schwingung versetzt.
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In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei der Anregungsquelle 14 um ein elektronisches Gerät 16, beispielsweise ein Mobiltelefon, das eine Vibrationsfunktion hat, die über eine Vibrationseinheit 18 der Anregungsquelle 14 bereitgestellt wird.
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Die Anregungsquelle 14 versetzt den Ölbehälter 12 sowie das im Ölbehälter 12 befindliche Öl in Schwingung, die zusammen ein Schwingungssystem 20 bilden. Aufgrund der Schwingung des Schwingungssystems 20 entsteht ein Schwingungsspektrum, das beispielsweise durch die Anregungsquelle 14 selbst erfasst werden kann.
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Das Schwingungsspektrum ist insbesondere durch einen Luftschall gebildet, der aufgrund der Anregung des Schwingungssystems 20 entsteht.
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Die Anregungsquelle 14 kann hierzu einen Sensor 22 aufweisen, der den Luftschall bzw. das Schwingungsspektrum des Schwingungssystems 20 erfasst und zur Auswertung an eine Prozessoreinheit 24 weiterleitet. Bei dem Sensor 22 handelt es sich beispielsweise um ein Mikrofon.
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Zur Auswertung des erzeugten Schwingungsspektrums wird zudem eine Referenzmessung herangezogen, also ein bei der Referenzmessung erzeugtes Schwingungsspektrum.
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Messsystem 10 zur Durchführung der Referenzmessung einen separat ausgebildeten Referenzölbehälter 26, der in analoger Weise zum Ölbehälter 12 ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass der Ölbehälter 12 sowie der Referenzölbehälter 26 strukturell gleich ausgebildet sind, sodass sie in gleicher Weise auf eine durch die Anregungsquelle 14 erzeugte Anregung reagieren. Mit anderen Worten sind der Referenzölbehälter 26 und der im Kraftfahrzeug verbaute Ölbehälter 12 baugleich.
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Insbesondere wird die Referenzmessung an einem ebenfalls im Kraftfahrzeug verbauten Referenzölbehälter 26 durchgeführt, um die weiteren Einflüsse auf das Schwingungssystem 20 exakt abzubilden.
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Die Referenzmessung kann vor der eigentlichen Füllstandsmessung oder nach der Füllstandsmessung durchgeführt werden, um das Schwingungsspektrum der Referenzmessung zu ermitteln, das bei der Auswertung des Schwingungsspektrums während der Füllstandsmessung herangezogen wird.
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Die entsprechende Referenzmessung, insbesondere deren Schwingungsspektrum, kann in einem Speicher 28 der Anregungsquelle 14 hinterlegt werden, sodass dieses intern von der Anregungsquelle 14, insbesondere der Prozessoreinheit 24, bei der Auswertung des erfassten Schwingungsspektrums herangezogen wird.
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Bei dem Schwingungsspektrum der Referenzmessung kann es sich demnach ebenfalls um einen Luftschall handeln, also ein Ton oder ein Geräusch.
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Generell kann die Referenzmessung auch durch eine in analoger Weise ausgebildete Anregungsquelle durchgeführt werden, die nicht der Anregungsquelle 14 tatsächlich entspricht, mit der die Füllstandsmessung durchgeführt wird, sondern lediglich baugleich ist.
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Es ist lediglich wichtig, dass dieselbe spezifische Kombination vorliegt, wie dies bei der Füllstandsmessung der Fall ist. Dies bedeutet, dass sowohl der Referenzölbehälter 26 als auch die Anregungsquelle, die bei der Referenzmessung verwendet werden bzw. worden sind, die gleichen Eigenschaften wie der Ölbehälter 12 bzw. die Anregungsquelle 14 aufweisen, die bei der Füllstandsmessung verwendet werden.
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Die erhaltene Referenzmessung bzw. deren Schwingungsspektrum kann elektronisch in den Speicher 28 der Anregungsquelle 14 gespeichert werden, sodass die Referenzmessung bzw. das Schwingungsspektrum zur Auswertung des bei der Füllstandsmessung erfassten Schwingungsspektrums herangezogen werden kann. Die Referenzmessung kann dabei mit einer anderen Anregungsquelle durchgeführt worden sein, die jedoch im Wesentlichen baugleich mit der Anregungsquelle 14 ist, die bei der Füllstandsmessung verwendet wurde.
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Anstelle der Anregungsquelle 14 kann ein separat ausgebildetes Messinstrument 30 vorgesehen sein, mit dem das erzeugte Schwingungsspektrum bei der Füllstandsmessung erfasst wird. Dementsprechend weist das separat ausgebildete Messinstrument 30 einen Sensor 32 und/oder einen entsprechenden Speicher 34 auf, in dem die Daten der Referenzmessung hinterlegt sind. Das separat ausgebildete Messinstrument 30 kann zudem zur Auswertung ausgebildet sein, wobei es die entsprechenden, im Speicher 34 hinterlegten Daten der Referenzmessung bei der Auswertung des erfassten Schwingungsspektrums heranzieht. Bei dem Messinstrument 30 kann es sich um einen am Ölbehälter integrierten Körperschallsensor handeln.
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Bei dem Sensor 32 kann es sich um ein Mikrofon oder einen anderen Sensor handeln, der geeignet ist, um einen Luftschall zu erfassen. Alternativ oder ergänzend ist der Sensor 32 als ein Körperschallsensor ausgebildet, der (zudem) den Körperschall im Schwingungssystem 20 erfasst.
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Weiter alternativ kann vorgesehen sein, dass das menschliche Gehör zur Auswertung des Schwingungsspektrums herangezogen wird, sodass auf der Anregungsquelle 14 bzw. dem separat ausgebildeten Messinstrument 30 lediglich eine Audio-Datei der Referenzmessung hinterlegt ist, die zur Ermittlung des Füllstands abgespielt wird. Hierdurch ist es in technisch besonders einfacher Weise möglich, auf den Füllstand des Ölbehälters 12 zu schließen.
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Neben der Füllstandsmessung kann gleichzeitig auf die Qualität des im Ölbehälter 12 befindlichen Öls geschlossen werden, da diese ebenfalls Einfluss auf das Schwingungsspektrum bzw. den Körperschall hat. Der bei der Anregung über die Anregungsquelle 14 entstehende Körperschall im Schwingungssystem 20 wird folglich sowohl vom Füllstand als auch von der Qualität des im Ölbehälter 12 befindlichen Öls beeinflusst.
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Insbesondere lässt sich das Messsystem 10 bei einem ausgeschalteten Motor des Kraftfahrzeugs anwenden, da eine zum Verbrennungsmotor separat ausgebildete Anregungsquelle 14 vorgesehen ist, sodass der Motor für die Füllstandsmessung nicht gestartet werden muss.
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Insbesondere eignet sich das Messverfahren demnach für Werkstätten, wobei die vorgenommene Referenzmessung (einmalig) an einem Fahrzeug einer Fahrzeug- bzw. Modellreihe durchgeführt worden ist. Folglich kann diese Referenzmessung für sämtliche Fahrzeug derselben Fahrzeug- bzw. Modellreihe zur Ermittlung des Füllstands des Ölbehälters herangezogen werden, insbesondere bei einer Inspektion in Werkstätten. Die Füllstandsmessungen der Ölbehälter lassen sich so in der Werkstatt in effizienter Weise durchführen, da für jede Modell- bzw. Fahrzeugreihe lediglich eine Referenzmessung einmalig durchgeführt und im separat ausgebildeten Messinstrument (30) bzw. der Anregungsquelle 14 hinterlegt sein muss. Die Referenzmessung kann in automatischer Weise bei der Auswertung des erfassten Schwingungsspektrums herangezogen werden, um den Füllstand zu bestimmen.
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Generell lassen sich die Messung und die Referenzmessung vor Ort erfolgen, beispielsweise in der Werkstatt. Insofern ist es möglich, dass ein direkter Vergleich erfolgt. Dies gewährleistet, dass sich (äußere) Einflüsse in gleicher Weise auf die Messung als auch die Referenzmessung auswirken.
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Insofern ist eine kostengünstige und einfache Möglichkeit geschaffen, den Füllstand des Ölbehälters 12 auch bei ausgeschaltetem bzw. defektem Motor zu erfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015203394 A1 [0004]
