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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen
einer Dichte einer Komponente, die in einem Kraftstoffgemisch enthalten
ist.
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Ein
Beispiel einer derartigen Erfassungsvorrichtung ist in der
JP-A-5-87764 offenbart.
Eine Erfassungsvorrichtung im Stand der Technik, die dieses Beispiel
beinhaltet, wird kurz beschrieben. Die Erfassungsvorrichtung erfasst
eine Dichte einer Komponente, wie zum Beispiel Ethanol, die in einem
Kraftstoffgemisch enthalten ist, das zum Beispiel aus Benzin und
Ethanol besteht. Ein Paar von Elektroden wird in das Kraftstoffgemisch
eingetaucht und eine Wechselspannung wird an die Elektroden angelegt, um
dadurch eine Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffgemischs
zu messen. Da die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffgemischs
auf der Grundlage einer Frequenz der anliegenden Wechselspannung
und Dichten von Komponenten bestimmt wird, die in dem Kraftstoffgemisch
enthalten sind, kann die Dichte einer Komponente (das heißt
einer Komponente, auf die abgezielt wird) aus der Dielektrizitätskonstante berechnet
werden, die durch die anliegende Wechselspannung erfasst wird, die
eine bekannte Frequenz aufweist. Auf diese Weise wird eine Dichte
von entweder Benzin oder Ethanol erfasst, die in dem Kraftstoffgemisch
enthalten sind.
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Jedoch
zieht die Erfassungsvorrichtung im Stand der Technik das folgende
Problem nach sich. Es ist bekannt, das etwas Wasser oft in das Kraftstoffgemisch
gemischt ist, das Hauptkomponenten, wie zum Beispiel Benzin und
Ethanol, enthält. Wasser kann mit dem Kraftstoffgemisch
in einer Raffineriephase oder dann gemischt werden, wenn das Kraftstoffgemisch
in Kontakt mit Atmosphärenluft kommt, die Wasser enthält.
Weiterhin kann Wasser unbeabsichtigt von einer Person, die das Kraftstoffgemisch
befördert oder handhabt, mit dem Kraftstoffgemisch gemischt
werden. In der Erfassungsvorrichtung im Stand der Technik wird die
Dichte einer Komponente ohne Berücksichtigung dessen erfasst,
dass Wasser in dem Kraftstoffgemisch beinhaltet sein kann. Anders
ausgedrückt wird die Dichte einer Komponente unter einer
Annahme erfasst, dass das Kraftstoffgemisch aus lediglich den Hauptkomponenten
besteht. Deshalb kann die Dichte einer Komponente, die von der Erfassungsvorrichtung
im Stand der Technik erfasst wird, einen Fehler beinhalten, wenn
Wasser in dem Kraftstoffgemisch enthalten ist. Obgleich Benzin im
Allgemeinen aus mehreren hundert Bestandteilen besteht, kann Benzin
als eine einzelne Komponente gehandhabt werden, da die Dielektrizitätskonstante
von allen Bestandteilen im Wesentlichen die Gleiche ist.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das zuvor erwähnte
Problem geschaffen worden und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine verbesserte Erfassungsvorrichtung zum genauen Erfassen
einer Dichte einer Komponente zu schaffen, die in einem Kraftstoffgemisch
enthalten ist.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
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Ein
Kraftstoffgemisch, das aus Benzin und Ethanol besteht, wird als
ein Kraftstoff für einen Benzinmotor verwendet. Um einen
Betrieb des Benzinmotors unter optimalen Zuständen zu steuern,
muss eine Dicht des Kraftstoffgemischs erfasst werden. Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die Dichte des Kraftstoffgemischs durch
eine Erfassungsvorrichtung auch dann erfasst, wenn etwas Wasser
in dem Kraftstoffgemisch enthalten ist.
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Die
Erfassungsvorrichtung beinhaltet einen Sensor, der ein Paar von
Elektroden aufweist, eine elektronische Vorrichtung zum Berechnen
der Dichte der Komponente in dem Kraftstoffgemisch und eine Speichervorrichtung
zum Speichern von Dielektrizitätskonstanten von reinen
bzw. echten Komponenten. Das Paar von Elektroden wird in das Kraftstoffgemisch
eingetaucht, das durch eine Kraftstoffleitung fließt, und
eine Wechselspannung, die zwei Frequenzen f1 und f2 aufweist, die
zueinander unterschiedlich sind, wird an die Elektroden angelegt.
Die Dielektrizitätskonstanten von echten Komponenten werden unter
den zwei Frequenzen f1 und f2 gemessen und in der Speichervorrichtung
gespeichert.
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Die
Frequenzen, das heißt eine erste Frequenz f1 und ein zweite
Frequenz f2, der Wechselspannung werden derart ausgewählt,
dass die Dielektrizitätskonstanten von Benzin und Ethanol
keine Änderung zwischen f1 und f2 zeigen, während
die Dielektrizitätskonstante von Wasser eine beträchtliche Änderung
zwischen f1 und f2 zeigt. Die erste Frequenz f1 kann in einem Frequenzbereich
von 50 kHz bis 500 kHz festgelegt sein und die zweite Frequenz f2
kann in einem Frequenzbereich von 500 kHz bis 10 MHz festgelegt
sein. Die Dichte von jeder Komponente, das heißt Benzin,
Ethanol und Wasser, in dem Kraftstoffgemisch wird auf der Grundlage
einer Differenz der Dielektrizitätskonstanten des Kraftstoffgemischs,
die unter f1 und f2 erfasst werden, und Dielektrizitätskonstanten
der echten Komponenten, die unter f1 und f2 gemessen werden, berechnet
und in der Speichervorrichtung gespeichert.
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Das
Kraftstoffgemisch ist nicht auf das Kraftstoffgemisch beschränkt,
das Benzin und Ethanol als Hauptkomponenten aufweist. Die vorliegende
Erfindung kann ebenso an einem anderen Kraftstoffgemisch, wie zum
Beispiel einen Kraftstoffgemisch für einen Dieselmotor,
das Leichtöl und Fettsäure-Methylester als Hauptkomponenten
enthält, angewendet werden. Ein Abschnitt der Elektrode,
der mit dem Kraftstoffgemisch in Verbindung steht, kann mit einem
Isolationsfilm bedeckt sein, um chemische Reaktionen zwischen der
Elektrode und dem Kraftstoffgemisch zu vermeiden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung werden die Dichten der Komponenten, die in
dem Kraftstoffgemisch enthalten sind, auch dann genau erfasst, wenn
etwas Wasser in dem Kraftstoffgemisch beinhaltet ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird nahestehend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Es
zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild einer Gesamtstruktur einer Erfassungsvorrichtung
zum Erfassen einer Dichte einer Komponente, die in einem Kraftstoffgemisch
enthalten ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
quer geschnittene Teilansicht eines Sensors, der in dem Kraftstoffgemisch
in einer Kraftstoffleitung angeordnet ist;
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3 einen
Graphen einer relativen Dielektrizitätskonstante von Wasser,
Ethanol und Benzin in Beziehung zu Frequenzen einer Wechselspannung, die
an Sensorelektroden anliegt;
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4 eine
quer geschnittene Teilansicht einer ausgestalteten Form des Sensors,
der in dem Kraftstoffgemisch in der Kraftstoffleitung angeordnet ist;
und
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5 ein
Blockschaltbild einer Gesamtstruktur einer ausgestalteten Form einer
Erfassungsvorrichtung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
Zuerst wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine
Struktur der Erfassungsvorrichtung 1 zum Erfassen einer Dichte
einer Komponente, auf die abgezielt wird (wie zum Beispiel Wasser),
beschrieben, die in einem Kraftstoffgemisch enthalten ist, das aus
Benzin und Ethanol besteht. Wie es in 2 gezeigt
ist, ist ein Sensor 10 zum Erfassen einer Dielektrizitätskonstante ε des
Kraftstoffgemischs 51 in eine Kraftstoffleitung 50 eingebaut,
durch welche das Kraftstoffgemisch 51 fließt.
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Der
Sensor 10 beinhaltet ein Paar von Elektroden 12a und 12b und
eine Erfassungsschaltung 11. Eine Wechselspannung wird
an das Paar von Elektroden 12a, 12b angelegt,
um eine Kapazität des Paars von Elektroden 12a, 12b zu
messen, um dadurch eine Dielektrizitätskonstante ε des
Kraftstoffgemischs 51 zu erfassen. Jede Elektrode 12a, 12b ist
in einer Kammform ausgebildet und das Paar von Elektroden 12a, 12b ist
durch Kombinieren der kammförmigen Elektroden in einer
Zickzackform ausgebildet.
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Eine
Kapazität C des Paars von Elektroden 12a, 12b wird
in Übereinstimmung mit der Frequenz der Wechselspannung,
die an den Elektroden 12a, 12b anliegt, Dichten
der Komponenten, die in dem Kraftstoffgemisch 51 enthalten
sind, und Arten von Komponenten bestimmt, die in dem Kraftstoffgemisch 51 enthalten
sind. Die Kapazität C ist durch die Gleichung C = α·ε ausgedrückt,
wobei α eine Konstante ist, die durch eine Größe
und eine Form des Paars von Elektroden 12a, 12b bestimmt
ist. Die Erfassungsschaltung 11 berechnet die Dielektrizitätskonstante ε des
Kraftstoffgemischs 51 auf der Grundlage der Kapazität
C und der Konstanten α. Da die Weise eines Erfassens der
Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffgemischs 51 bekannt
ist, wird sie hierin nicht im Detail erläutert.
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Die
Dichte von Benzin oder Ethanol, die in dem Kraftstoffgemisch 51 enthalten
sind, wird herkömmlicher Weise unter einer Annahme bestimmt, dass
das Kraftstoffgemisch 51 aus Benzin und Ethanol besteht,
ohne Wasser darin zu enthalten. Jedoch ist in einer tatsächlichen
Situation aus den zuvor erwähnten Gründen im Allgemeinen
etwas Wasser in dem Kraftstoffgemisch 51 enthalten. In
dieser tatsächlichen Situation sollte es angenommen werden, dass
das Kraftstoffgemisch 51 aus Benzin, Ethanol und Wasser
besteht. Um eine Dichte einer Komponente, die in dem Kraftstoffgemisch
enthalten ist, auch dann genau zu erfassen, wenn ebenso Wasser darin
enthalten ist, werden zwei Frequenzen, eine erste Frequenz f1 und
eine zweite Frequenz f2, beim Anlegen der Wechselspannung an das
Paar von Elektroden 12a, 12b verwendet. Die Frequenzen
f1, f2 werden derart gewählt, dass sich die Dielektrizitätskonstanten
von sowohl Benzin als auch Ethanol nicht zwischen beiden Frequenzen
f1, f2 ändern, während sich die Dielektrizitätskonstante
von Wasser zwischen der Frequenz f1 und der Frequenz f2 ändert.
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Im
Allgemeinen ändert sich die Dielektrizitätskonstante
einer Substanz gleichmäßig gemäß Frequenzen
auf Grund von Polarisationscharakteristiken von Molekülen,
die die Substanz ausbilden, was als ein Phänomen einer
dielektrischen Minderung bekannt ist. Zum Beispiel tritt eine Spitze
eines dielektrischen Verlusts auf, wenn eine Wechselspannung in einem
Hochfrequenzbereich an eine Substanz angelegt wird. Die Dielektrizitätskonstante
einer Substanz ändert sich ebenso auf Grund ihrer Leitfähigkeit,
ihrer Ionen und ihrem leitfähigen Störstellen,
die in der Substanz enthalten sind, wenn eine Wechselspannung an
einer Niederfrequenz daran angelegt wird.
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3 zeigt
die relative Dielektrizitätskonstante von Benzin, Ethanol
und Wasser in Beziehung zu Frequenzen einer Wechselspannung, die
daran angelegt wird. Die relative Dielektrizitätskonstante, die
in 3 gezeigt ist, wird aus der Dielektrizitätskonstante
berechnet, die von dem Sensor 10, der in den 1 und 2 gezeigt
ist, bei Raumtemperatur 20°C gemessen wird, wenn es eine
reine Substanz (keine Störstellen), dass heißt
Benzin, Ethanol oder Wasser, gibt. In dem Fall von Benzin ist seine
relative Dielektrizitätskonstante im Wesentlichen konstant
bei 2 unter allen Frequenzen durchgängig von 10 MHz bis
1 kHz. In dem Fall von Ethanol ist seine relative Dielektrizitätskonstante
im Wesentlichen konstant bei 24 von 10 MHz bis 50 kHz, während
sie eine starke Erhöhung bis zu über 1000 unter
Frequenzen von 50 kHz oder niedriger zeigt. In dem Fall von Wasser
ist seine relative Dielektrizitätskonstante im Wesentlichen
flach bei 80 unter den Frequenzen von 10 MHz bis 500 kHz, während
sie eine starke Erhöhung bis über 1000 unter Frequenzen
von 500 kHz oder niedriger zeigt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
eine erste Frequenz f1 von einem Frequenzbereich von 50 kHz bis
500 kHz ausgewählt, in dem die Dielektrizitätskonstanten
von Benzin und Ethanol keine Änderung zeigen. Eine zweite
Frequenz f2 wird von einem Frequenzbereich von 500 kHz bis 10 MHz
ausgewählt, in dem die Dielektrizitätskonstanten
von allen von Benzin, Ethanol und Wasser keine Änderung
zeigen. Wenn die Wechselspannungen der Frequenz f1 und der Frequenz
f2 an das Paar von Elektroden 12a, 12b angelegt
werden, ändern sich die Dielektrizitätskonstanten
von Benzin und Ethanol nicht zwischen f1 und f2; während
die Dielektrizitätskonstante von Wasser eine beträchtliche Änderung
zwischen f1 und f2 zeigt.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, beinhaltet die Erfassungsvorrichtung 1 eine
elektronische Vorrichtung 20, die eine Dichte von Wasser
"c" eine Dichte von Benzin "a" und eine Dichte von Ethanol "p" auf
die Grundlage einer Dielektrizitätskonstante ε1
des Kraftstoffgemischs 51, das bei der Frequenz f1 erfasst
wird, der Dielektrizitätskonstante ε2 des Kraftstoffgemischs 51,
das bei der Frequenz f2 erfasst wird, und Dielektrizitätskonstanten
von jeder Komponente (reinen Komponente), die vorab bei f1, f2 gemessen
worden ist, berechnet und speichert. Die Dielektrizitätskonstanten
von jeder Komponente werden vorab erfasst und in einer Speichervorrichtung 30 gespeichert,
die in der Erfassungsvorrichtung 1 beinhaltet ist.
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Es
ist bekannt, dass die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffgemischs 51 im
Wesentlichen gleich einer Summe von Produkten einer Dichte und einer
Dielektrizitätskonstante von jeder Komponente wird, die
in dem Kraftstoffgemisch 51 enthalten ist. In diesem besonderen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden (unter
der Annahme, dass das Kraftstoffgemisch 51 aus Benzin,
Ethanol und Wasser besteht) die Dielektrizitätskonstante ε1
des Kraftstoffgemischs 51, die bei f1 gemessen wird, und die
Dielektrizitätskonstante ε2 des Kraftstoffgemischs 51,
die bei f2 gemessen wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt: ε1 = εa1·a + εb1·b
+ εc1·c ε2 = εa2·a
+ εb2·b + εc2·c
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Dabei
sind εa1, εb1 und εc2 Dielektrizitätskonstanten
von Benzin, Ethanol bzw. Wasser, die bei einer Frequenz f1 gemessen
werden; sind εa2, εb2 bzw. εc3 Dielektrizitätskonstanten
von Benzin, Ethanol bzw. Wasser, die bei der Frequenz f2 gemessen werden;
und sind a, b, c die Dichten von Benzin, Ethanol bzw. Wasser. Wie
es in dem Graph von 3 gezeigt ist, ist εa1
= εa2 und ist εb1 = εb2. Dem gemäß ist
eine Differenz zwischen ε1 und ε2 durch die folgende
Gleichung ausgedrückt: (ε1 – ε2)
= (εc1 – εc2)·c
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Die
Dichte c von Wasser (Komponente, auf die abgezielt wird) ist durch
die folgende Gleichung ausgedrückt: c
= (ε1 – ε2)/(εc1 – εc2)
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Dies
bedeutet, dass die Dichte von Wasser, das die Komponente ist, auf
die abgezielt wird, auf der Grundlage der erfassten Dielektrizitätskonstanten ε1, ε2
des Kraftstoffgemischs 51 und gespeicherten Dielektrizitätskonstanten
von Wasser εc1, εc2 berechnet wird. Die Dichte
"a" von Benzin und die Dichte "b" von Ethanol sind durch die folgende
Gleichung ausgedrückt: a = {ε – εb1
+ (εb1 – εc1)·c}/(εa1 – εb1) b = 1 – a – c
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Um
die Dichte a, b, c von jeder Komponente (Benzin, Ethanol und Wasser)
zu berechnen, müssen mindestens εa1, εb1, εc1
und εc2 bekannt sein. Deshalb werden die Dielektrizitätskonstanten
der reinen Komponenten (Benzin, Ethanol und Wasser) unter Frequenzen
f1, f2 vorab gemessen und in der Speichervorrichtung 3 gespeichert.
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Wie
es zuvor beschrieben worden ist, wird die Dielektrizitätskonstante ε1
des Kraftstoffgemischs 51 durch Anlegen der Wechselspannung
gemessen, die die Frequenz f1 aufweist, und wird die Dielektrizitätskonstante ε2
des Kraftstoffgemischs 51 durch Anlegen der Wechselspannung
gemessen, die die Frequenz f2 aufweist. Die elektronische Vorrichtung 20 berechnet
die Dichte "c" von Wasser (Komponente, auf die abgezielt wird),
die in dem Kraftstoffgemisch 51 enthalten ist, auf der
Grundlage der gemessenen Dielektrizitätskonstanten ε1, ε2
und der Dielektrizitätskonstanten von Wasser, die in der
Speichervorrichtung 30 gespeichert ist. Das heißt,
die Dichte von Wasser "c" wird gemäß der Gleichung
c = (ε1 – ε2)/(εc1 – εc2)
berechnet. Die Dichte "a" von Benzin und die Dichte "b" von Ethanol
werden auf der Grundlage von "c" und den Dielektrizitätskonstanten von
jeder Komponente, die in der Speichervorrichtung 30 gespeichert
sind, gemäß der Gleichung berechnet, die zuvor
gezeigt worden ist.
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Die
zweite Frequenz f2 wird in dem Frequenzbereich von 500 kHz bis 10
MHz festgelegt, in dem sich die Dielektrizitätskonstanten
von allen der Komponenten (Benzin, Ethanol und Wasser) auch dann
nicht ändern, wenn die Frequenz f2 schwankt. Deshalb ist
die Dielektrizitätskonstante ε2 des Kraftstoffgemischs 51,
die von den Sensorzellen erfasst wird, stabil und kann ein Einfluss
von Temperaturänderungen in dem Sensor 10 auf
die erfasste Dielektrizitätskonstante minimiert werden.
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Obgleich
in dem zuvor geschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung die erste Frequenz f1 und die zweite Frequenz f2 aus dem Frequenzbereich
von 50 kHz bis 500 kHz und dem Frequenzbereich von 500 kHz bis 10
MHz gewählt werden, ist es möglich, beide Frequenzen
f1 und f2 aus dem gleichen Bereich, das heißt dem Bereich von
50 kHz bis 500 kHz auszuwählen. Die Wechselspannung wird
an die Sensorelektroden 12a, 12b angelegt, um
ein Ausbilden von elektrischen Doppelschichten in die Elektroden
zu vermeiden. Wenn die Polaritäten der Elektroden nicht
wechseln, könnte Plus- oder Minus-Eisen in dem Kraftstoffgemisch 51 an
die Elektroden angezogen werden, um dadurch die elektrischen Doppelschichten
auszubilden. Die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffgemischs 51 kann
durch Anlegen der Wechselspannung genau erfasst werden.
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Das
Paar von Elektroden 12a, 12b ist durch kammförmige
Elektroden ausgebildet, wie es in 2 gezeigt
ist. Auf diese Weise kann eine Deckfläche des Paars von
Elektroden 12a, 12b groß gemacht werden
und können die Elektroden mit einer kompakten Größe
ausgebildet werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das zuvor geschriebene Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschränkt, sondern kann verschieden
ausgestaltet werden. Zum Beispiel kann die Erfassungsschaltung 11 außerhalb
des Sensors 10 angeordnet sein und kann irgendwo in der
Erfassungsvorrichtung 1 angeordnet sein. Obgleich die elektronische
Vorrichtung 20 und Speichervorrichtung 30 in den
vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
außerhalb des Sensors 20 angeordnet sind, können
diese in dem Sensor 10 beinhaltet sein. Die Form der Elektroden 12a, 12b ist nicht
auf die Kammform beschränkt. Die Elektroden 12a, 12b können
in einer Form von flachen Platten oder in einer koaxialen zylindrischen
Form hergestellt sein.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, kann der Sensor 10 ausgestaltet
sein, um einen Sensor 10a auszubilden. In dieser ausgestalteten
Form sind an Masse gelegte dritte Elektroden 13c hinzugefügt,
um Rauschen zu unterdrücken, das auf die Wechselspannung überlagert
ist, und dadurch eine Erfassungsgenauigkeit zu verbessern. Der Sensor 10a beinhaltet
zwei erste Elektroden 13a und zwei zweite Elektroden 13b und
alle der Elektroden sind mit einem Isolationsfilm 14 bedeckt,
um chemische Reaktionen zwischen dem Kraftstoffgemisch 51 und
den Elektroden zu vermeiden. Der Sensor 10a beinhaltet
die Erfassungsschaltung 11 darin.
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Die
Wechselspannung, die an die Sensorelektroden angelegt wird, ist
nicht auf die Sinuswellenspannung beschränkt. Sie kann
zum Beispiel eine Rechteckwellenspannung oder eine Dreieckwellenspannung
sein. Obgleich die Wechselspannung bevorzugt ist, um ein Ausbilden
von elektrischen Doppelschichten zu vermeiden, ist es möglich,
eine andere Spannung als die Wechselspannung zu verwenden, wenn
die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffgemischs 51 schnell
erfasst wird, bevor die elektrischen Doppelschichten ausgebildet
werden.
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Wie
es in 5 gezeigt ist, kann ein Temperatursensor 40 zum
Messen einer Temperatur des Kraftstoffgemischs 51 hinzugefügt
werden und kann die Speichervorrichtung 30a, die die Dielektrizitätskonstanten
der jeweiligen Komponenten (Benzin, Ethanol und Wasser) in Beziehung
zu der Temperatur, die von dem Temperatursensor 40 erfasst
wird, speichert, in einer ausgestalteten Erfassungsvorrichtung 1a verwendet
werden. Die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffgemischs 51 bei
einer vorliegenden Temperatur wird von dem Sensor 10 erfasst
und die Dichte der Komponente, auf die abgezielt wird (Wasser),
und die Dichten von anderen Komponenten (Benzin und Ethanol) an
der vorliegenden Temperatur werden auf die Grundlage der erfassten
Dielektrizitätskonstante und der Dielektrizitätskonstanten berechnet,
die in der Speichervorrichtung 30a gespeichert sind. Wenn
sich die vorliegende Temperatur von der Temperatur unterscheidet,
die zusammen mit der Dielektrizitätskonstante gespeichert
ist, können die Dichten (a, b, c) der Komponenten auf der Grundlage
der gespeicherten Dielektrizitätskonstante berechnet werden,
die unter einer Interpolation eingestellt wird. Der Temperatursensor 40,
der in 5 gezeigt ist, kann in der Erfassungsschaltung 10 beinhaltet
sein.
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Die
Dichte "a" des Benzins, das in dem Kraftstoffgemisch 51 beinhaltet
ist, und die Dichte "b" des Ethanols, das in dem Kraftstoffgemisch 51 beinhaltet ist,
können gemäß der folgenden Gleichung
an Stelle der Gleichung, die zuvor gezeigt ist, berechnet werden: a = 1 – b – c b = {εa2 – (εa2 – εc2)·c – ε2}/(εa2 – εb2)
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In
diesem Fall müssen mindestens eine Dielektrizitätskonstante εa2
von Benzin, die bei einer Frequenz f2 gemessen wird, eine Dielektrizitätskonstante εb2
von Ethanol, die bei einer Frequenz f2 gemessen wird, eine Dielektrizitätskonstante εc1
von Wasser, die bei einer Frequenz f1 gemessen wird und eine Dielektrizitätskonstante εc2
von Wasser, die bei einer Frequenz f2 gemessen wird, in der Speichervorrichtung 30 oder 30a gespeichert
sein.
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In
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, wird es angenommen, dass das Kraftstoffgemisch 51 aus
Benzin, Ethanol und Wasser besteht. Es ist jedoch möglich, anzunehmen,
dass das Kraftstoffgemisch 51 aus Benzin und Ethanol besteht
(Wasser ist nicht beinhaltet). In diesem Fall würden die
Dichten (a, b) von Benzin und Ethanol gemäß der
folgenden Gleichung berechnet: b = 1 – a; a = 1 – b.
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Die
vorliegende Erfindung kann an einem Kraftstoffgemisch 51 angewendet
werden, das aus anderen drei Komponenten als Benzin, Ethanol und Wasser
besteht. In jedem Fall müssen zwei unterschiedliche Frequenzen
derart festgelegt werden, dass sich Dielektrizitätskonstanten
von anderen Komponenten als einer Komponente, auf die abgezielt
wird, nicht zwischen zwei Frequenzen ändern, und sich eine
Dielektrizitätskonstante der Komponente, auf die abgezielt
wird, zwischen zwei Frequenzen ändert. Die Dichte der Komponente,
auf die abgezielt wird, wird auf der Grundlage von Dielektrizitätskonstanten
des Kraftstoffgemischs 51, die unter den zwei Frequenzen
gemessen werden, und Dielektrizitätskonstanten der Komponente,
auf die abgezielt wird, die unter den zwei Frequenzen gemessen wird, berechnet
und in der Speichervorrichtung gespeichert.
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Die
vorliegende Erfindung wird an dem Kraftstoffgemisch 51 angewendet,
das hauptsächlich aus Benzin und Ethanol besteht, das in
dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
in einem Benzinmotor verwendet wird. Die vorliegende Erfindung kann
an einem Kraftstoffgemisch 51 angewendet werden, das hauptsächlich aus
Leichtöl und Fettsäure-Methylester besteht, das in
einem Dieselmotor verwendet wird. Die vorliegende Erfindung kann
weit an anderen Kraftstoffgemischen, wie zum Beispiel denjenigen
angewendet werden, die Flex-Fuel oder biochemisches Leichtöl enthalten.
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In
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird eine Dichte einer Komponente, auf die abgezielt wird,
wie zum Beispiel Wasser, die in dem Kraftstoffgemisch enthalten ist,
erfasst. In diesem Fall ist die Komponente, auf die abgezielt wird,
als Wasser bekannt. Wenn eine Art einer Komponente, auf die abgezielt
wird, unbekannt ist, kann die Dielektrizitätskonstante
der Komponente, auf die abgezielt wird, nicht im Voraus gemessen werden.
In diesem Fall kann die Dichte der Komponente, auf die abgezielt
wird, nicht erfasst werden. Jedoch ist es möglich, durch
kontinuierliches Überwachen von Änderungen der
Dielektrizitätskonstante (ε1 oder ε2)
des Kraftstoffgemischs zu erfassen, dass eine unbekannte Komponente
mit dem Kraftstoffgemisch gemischt ist.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf das vorhergehende
bevorzugte Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben
worden ist, wird es für Fachleute ersichtlich, dass Änderungen
in Form und Detail hierin durchgeführt werden können, ohne
den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den
beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
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Eine
zuvor beschriebene Erfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
erfasst Dichten von Komponenten, wie zum Beispiel Benzin und Ethanol, die
in einem Kraftstoffgemisch enthalten sind, auch dann, wenn etwas
Wasser in dem Kraftstoffgemisch beinhaltet ist. Die Erfassungsvorrichtung
beinhaltet einen Sensor der ein Paar von Elektroden beinhaltet, eine
elektronische Vorrichtung zum Berechnen der Dichten und eine Speichervorrichtung
zum Speichern von Dielektrizitätskonstanten von reinen
Komponenten, die Wasser beinhalten, die vorab gemessen worden sind.
Eine Wechselgröße, die zwei unterschiedliche Frequenzen
f1, f2 aufweist, wird an das Paar von Elektroden angelegt, die in
das Kraftstoffgemisch eingetaucht sind, um die Dielektrizitätskonstanten
des Kraftstoffgemischs unter den Frequenzen f1 und f2 zu erfassen.
Die zwei Frequenzen f1 und f2 werden derart ausgewählt,
das die Dielektrizitätskonstanten von Benzin und Ethanol
keine Änderung zwischen den zwei Frequenzen f1 und f2 zeigen,
während die Dielektrizitätskonstante von Wasser
eine wesentliche Differenz zwischen den zwei Frequenzen f1 und f2
zeigt. Die elektronische Vorrichtung berechnet die Dichten der Komponenten
auf die Grundlage von Dielektrizitätskonstanten des Kraftstoffgemischs,
die von dem Sensor erfasst werden, und derartigen Komponenten, die
in der Speichervorrichtung gespeichert sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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