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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, das aus der deutschen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer
DE 10 2017 205 981 A1 bekannt ist. Dieses Verfahren wird bei einem Flüssigkeitstank angewendet, der teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Der Flüssigkeitstank kann beispielsweise als Flüssigkeitstank in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein. In diesem Tank kann beispielsweise Kraftstoff, sei es Diesel- oder Ottokraftstoff oder beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, wie sie beispielsweise aus der internationalen
Norm ISO 22241 bekannt ist, gelagert sein. Zur Überwachung der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitstank wird eine Messvorrichtung verwendet, die sowohl die Bestimmung des Füllstands als auch die Bestimmung des Brechungsindex der Flüssigkeit ermöglicht. Es kann auch die Neigung der Flüssigkeitsoberfläche gegenüber einer Horizontalen ermittelt werden. Hierzu wird ein Laserabstandsmesser verwendet, der einen Laserstrahl emittiert. Dieser Laserstrahl wird in einer Ablenkeinheit um einen Ablenkwinkel abgelenkt. Die Ablenkeinheit weist beispielsweise einen Mikrospiegel auf, welcher bevorzugt als mikroelektromechanisches Element bzw. System (MEMS) ausgebildet ist.
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Es ist vorgesehen, mittels eines derartigen Verfahrens zur Erkennung einer Schichtung von mindestens zwei verschiedenen Stoffen eine Verunreinigung der im Flüssigkeitstank aufbewahrten Flüssigkeit festzustellen.
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Erkennung einer Schichtung von mindestens zwei verschiedenen Stoffen vorgesehen. Diese mindestens zwei verschiedenen Stoffe, hier nachfolgend als erster Stoff und mindestens ein zweiter Stoff bezeichnet, sind insbesondere zwei Fluide, die vorzugsweise ein Kraftstoff und ein Nicht-Kraftstoff sind. Im Rahmen des Verfahrens wird zunächst ein Lichtstrahl zuerst durch den einen Stoff und danach durch den anderen Stoff geleitet. Dieser Lichtstrahl wird beim Übergang von dem einen Stoff in den anderen Stoff gebrochen, wodurch sich seine Richtung ändert, wird danach nach an einem Reflektor reflektiert und schließlich zu einem lichtempfindlichen Sensor zurückgeworfen.
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Trifft dieser reflektierte Strahl auf den Sensor auf, erzeugt dieser dort ein Signal. Es ist vorgesehen dieses Signal mit einem anderen Signal bzw. stellvertretenden Daten zu vergleichen. Bei dem Vergleich mit einem anderen Signal ist dabei vorgesehen, dass hierbei ein Signal verglichen wird, welches bei der Durchdringung des nur einen, d. h. ersten Stoffs entsteht, nachdem ein Lichtstrahl reflektiert und von einem Sensor empfangen wurde. Dabei ist vorgesehen, dass das Signal, mit dem verglichen werden soll, bei vorzugsweise gleichen Füllstand dieses ersten Stoffes entstanden ist. Durch diesen Vergleich dieser unterschiedlichen Signale kann festgestellt werden, ob auf dem ersten Stoff noch mindestens ein zweiter Stoff gelagert bzw. geschichtet ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn in einem Behälter nur der erste Stoff vorhanden sein soll, weil ausschließlich dieser erste Stoff beispielsweise als Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor dient. Der zweite Stoff würde dann möglicherweise einen Verbrennungsablauf in einem Verbrennungsmotor hindern bzw. behindern und womöglich ein Zünden gar nicht erst ermöglichen. Die Durchführung dieses Verfahrens ist beispielsweise in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren vorgesehen, bei der der erste Stoff ein Kraftstoff, wie beispielsweise ein Dieselkraftstoff oder Benzin ist und der zweite Stoff beispielsweise zumindest wasserhaltig oder/und zumindest alkoholhaltig ist. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der Lichtstrahl durch einen zweiten Stoff durchgeleitet wird, der beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung ist, die zur Abgasbeeinflussung beispielsweise von Dieselkraftstoffmotoren dient oder beispielsweise eine alkoholhaltige Flüssigkeit zur Reinigung von Scheiben bzw. Glasscheiben ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Behälter mit einer Messvorrichtung,
- 2 zeigt eine schematische Darstellung des Behälters bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und den Vergleich des Strahlengangs ohne zweiten Stoff.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist eine Vorrichtung 10 zu erkennen, die u. a. einen Behälter 13 aufweist. Der Behälter 13 hat z. B. eine Behälterwand 14 und einen Behälterboden 15. Am Behälterboden befindet sich eine Sensoraufnahme 17. In dieser Sensoraufnahme befindet sich eine Sensoreinheit 16. In der 1 sind insgesamt zwei verschiedene Zustände dargestellt, die nicht gleichzeitig auftreten können. Im rechten Teil der 1, rechts von der Mittellinie bzw. Referenzlinie 19, ist dargestellt, wie in dem Behälter 13 eine Schicht 21 gelagert ist. Diese Schicht 21 ist beispielsweise aus einem ersten Stoff 24 gebildet. Ausgehend von der Sensoreinheit 16 geht ein gebrochener Lichtstrahl 26 aus, der beispielsweise ein Laserstrahl ist. Der Lichtstrahl 26 ist beispielsweise um den Winkel α zu der Referenzlinie 19 orientiert. Die Darstellung der Brechung des Lichtstrahl 26 ist hier im Übrigen etwas vereinfacht. Wie anhand der 2 später gezeigt wird, durchdringt der Lichtstrahl 26 vor dem Eintreten in den Behälter 13 und hier insbesondere in den ersten Stoff 24 noch ein Fenster. Ist der Behälter 13 ausschließlich mit dem ersten Stoff 24 gefüllt, wie dies in der rechten Seite des Behälters 13 gezeigt ist und ist somit auch die linke Seite spiegelbildlich wie auf der rechten Seite, so tritt der gebrochene Lichtstrahl 26 - nachdem er die Oberfläche des ersten Stoffs 24 am Übergang zu der oberhalb des ersten Stoffs befindlichen Luft 29 quert und die Luft 29 bis zu einer Oberseite 32 gequert hat - auf einen Reflektor 34. Dieser Reflektor kann beispielsweise durch eine mehr oder weniger stark reflektierende Schicht ausgebildet sein, die beispielsweise eine polierte Aluminiumschicht oder eine Glasschicht mit bekannter Verspiegelung ist. Das dort auftretende Licht wird dort reflektiert und zurück durch die Luft 29 und die erste Schicht bzw. den ersten Stoff 24 wieder zurück zu Sensoreinheit 16 gestrahlt. Bei dieser Sensoreinheit 16 befindet sich zudem ein Sensor 37, auf den der reflektierte Lichtstrahl 26 auftrifft. Aufgrund der Schichtdichte t1 des ersten Stoffs 21, der sich darüber befindenden Schicht Luft 29, den verschiedenen Übergangsflächen in dem Behälter 13 für den gebrochenen Lichtstrahl 26 ergibt sich nach der Reflexion des Lichtstrahls 26 am Reflektor 34 ein zum Sensor 37 zurückgestrahlter Lichtstrahl 26, der vom Sensor 37 empfangen wird. Nach dem Queren von verschiedenen Übergangsflächen innerhalb des Behälters 13 (bspw. Sensor, Glas, erste Schicht, Luft), dem Reflektiert werden und dem Zurückstrahlen durch die genannten Übergangsflächen, ist das ursprüngliche Signal (gebrochener, abgelenkter Lichtstrahl 26) bei der Rückkehr auf den Sensor 37 ein verändertes Signal. Dieses veränderte Signal steht für einen bestimmten Füllgrad im Behälter 13, der durch die Schichtdicke t1 ausgedrückt wird.
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Die linke Seite der 1 zeigt eine Darstellung des Behälters 13, der wiederum mit einer Schicht 21 (erste Schicht, erster Stoff 24) gefüllt ist. Auf dieser Schicht 21 bzw. ersten Schicht befindet sich eine zweite Schicht 40, deren Material in diesem Fall eine geringere Dichte als die erste Schicht 21 aufweist. Diese zweite Schicht 40, die aus einem zweiten Stoff 42 besteht, führt dazu, dass der Lichtstrahl 26 ein weiteres Mal gebrochen wird. Der Lichtstrahl wird dabei in diesem Fall weiter abgelenkt, so dass sich nach der Reflexion an dem Reflektor 34 im Vergleich mit der einschichtigen Anordnung das Signal verändert bzw. ein anderes Signal am Sensor 37 erfasst wird. Der zurückgestrahlte Lichtstrahl 26 wird somit an dem Sensor 37 in anderer Weise erfasst. Das Signal ist anders. Aus diesem anderen Signal kann letztlich herausgerechnet werden, wie groß die Schichtdicke t1 und wie groß die Schichtdicke t2 der zweiten Schicht 40 sind. Daraus ergibt sich letztlich die Möglichkeit beispielsweise an einen Fahrzeugführer eines Kraftfahrzeugs ein Signal auszugeben, wonach in dem Behälter 13 ein Stoff, hier der zweite Stoff 42, eingebracht ist, der hier bspw. nicht sein darf und deshalb beispielsweise die Fahrt zu einer Kraftfahrzeug-Werkstatt empfohlen wird, um diesen zweiten Stoff 42 aus dem Behälter 13 zu entfernen. Alternativ könnte beispielsweise auch ein Sonderbetrieb eingeleitet werden, wonach die erwähnte Verbrennungsmaschine so betrieben wird bzw. werden muss, dass kein Betriebshilfsstoff, wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung verwendet werden muss.
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2 zeigt unter besonderer Berücksichtigung der Sensoreinheit 16 eine etwas umfänglichere Darstellung der Vorrichtung. In der Sensoreinheit 16 sind eine Recheneinheit 45, ein Laserabstandsmesser 48 und eine Ablenkeinheit 50 eingebracht. Des Weiteren ist hier ein nicht dargestellter Sensor zur Aufnahme des reflektierten Lichtstrahls angeordnet. Ausgehend von der Ablenkeinheit 50 wird der Lichtstrahl 26 abgelenkt, so dass dieser - ausgehend von der Mittellinie bzw. Referenzlinie 19 - um den Winkel α durch ein Fenster 53 in den Behälter 13 eingestrahlt ist. Wie hier etwas vereinfacht dargestellt ist, findet die Brechung bereits mit dem Eindringen des Lichtstrahls 26 in das Fenster 53 statt. Mit dem Ausdringen aus dem Fenster 53 in die erste Schicht 21 und damit in den ersten Stoff 24 findet wiederum eine weitere Brechung statt. Mit dem Übergang von der ersten Schicht 21 in die zweite Schicht 40 und damit in und durch den zweiten Stoff 42, findet eine weitere Brechung statt. Mit dem Ausdringen aus der zweiten Schicht 40 in die Schicht aus Luft 29 findet ein weiterer Brechungsvorgang statt. Dies führt insgesamt bei zwei gebrochenen Strahlen zu weiter auseinander liegenden Auftreffpunkten der Lichtstrahlen 26.1, 26.2 als wenn über der ersten Schicht 21 nur die Luft 29 angeordnet wäre. Diese weiter auseinander liegenden Auftreffpunkte der Lichtstrahlen 26.1, 26.2 und deren Reflexion an der Reflektorschicht des Reflektors 34 zurück durch die erwähnten Schichten (Luft 29, zweite Schicht 40, erste Schicht 21, Fenster 53) führen zu einer Lage der Lichtstrahlen 26.1., 26.2 bzw. deren Auftreffpunkte auf dem hier nicht dargestellten Sensor. Aus dieser Lage zueinander oder auch der Lage eines einzelnen Auftreffpunkts auf dem Sensor kann auf den Füllstand und/oder die Befüllung mit zweiten Stoff 42 in einer zweiten Schicht 40 geschlossen werden. Wie bereits erwähnt, wäre bzw. ist dieses Sensorsignal, dass durch diesen Sensor erzeugt wird, anders, als wenn die zweite Schicht 40 nicht in diesen Behälter 13 vorhanden wäre. Aus diesem Unterschied heraus ist durch die Recheneinheit 45 ermittelbar, dass diese Schicht bzw. zweite Schicht 40 in dem Behälter 13 vorhanden ist. Definitionsgemäß kann das Vorhandensein dieser zweiten Schicht 40 als ein sogenannter Fehlbetankungsvorgang bewertet werden.
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Es ist somit ein Verfahren zur Erkennung einer Schichtung von mindestens zwei verschiedenen Stoffen 24, 42 möglich. Diese zwei verschiedenen Stoffe 24, 42 sind ein erster Stoff 24 und ein zweiter Stoff 42. Diese beiden Stoffe 24, 42 sind insbesondere zwei Fluide, die vorzugsweise ein Kraftstoff und ein Nicht-Kraftstoff sind. Im Rahmen des Verfahrens durchdringt ein Lichtstrahl 26 zunächst den einen Stoff 24 und danach den anderen Stoff 42. Danach wird der Lichtstrahl 26 an einem Reflektor 34 reflektiert und schließlich nach dem Zurückwerfen auf einen lichtempfindlichen Sensor dort registriert. Diese reflektierte Lichtstrahl 26 erzeugt dabei am Sensor bzw. an einem Ausgang des Sensors ein Signal. Dieses Signal wird mit einem Signal verglichen, welches für die Durchdringung des Lichtstrahls 26 durch nur einen Stoff steht. Dabei wird insbesondere mit einem Signal verglichen, dass vorzugsweise für die Durchdringung bei gleichem Füllstand dieses einen Stoffes 24 steht.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Stoff 24 ein Kraftstoff, wie beispielsweise Dieselkraftstoff oder Benzin ist, und der zweite Stoff zumindest wasserhaltig ist. Es ist vorgesehen, dass der zweite Stoff eine wässrige Harnstofflösung ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017205981 A1 [0001]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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