DE4035731A1

DE4035731A1 - Kraftstoffkonzentrationsueberwachungseinheit

Info

Publication number: DE4035731A1
Application number: DE4035731A
Authority: DE
Inventors: Osamu Sakurai; Kazumitsu Kobayashi; Hideki Kano; Kiyoshi Takeuchi
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1991-06-20
Anticipated expiration: 2010-11-10
Also published as: US5060619A; JPH0833367B2; DE4035731C2; JPH03237353A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit zum Überwachen der Konzentration eines speziellen Kraftstoffs in einem mehrere Kraftstoffarten enthaltenden Kraftstoffgemisch. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Kraftstoffkonzentrationssensor, der eine elektrostatische Kapazität verwendet und in der Lage ist, die Konzentration von Alkohol in einem Methanolkraftstoffgemisch für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine zu überwachen.

In den letzten Jahren ist es eine wichtige Aufgabe geworden, Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen zu entwickeln, die einen geringen Schadstoffausstoß haben. Insbesondere ist die Verminderung des CO₂-Anteils sowie der NO_x-Anteile im Abgas sehr wichtig geworden. Unter diesem Askpekt ist es bekannt geworden, daß alkoholische Kraftstoffe, wie beispielsweise Methanol, einen geringeren Anteil der vorgenannten Schadstoffe in den Abgasen erzeugen. In der modernen Kraftstofftechnologie sind daher zahlreiche Anstrengungen unternommen worden, Brennkraftmaschinen zu entwickeln, die mit einem Benzin/Alkohol-Gemisch betrieben werden können. Bei solchen Brennkraftmaschinen ist indessen die Einstellung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration im Kraftstoffgemisch sehr wichtig, um die Maschinenleistung zu optimieren.

Im Falle reinen Benzins liegt das stöchiometrisch Luft/Kraftsoffverhältnis bei etwa 14,7 : 1. Im Gegensatz dazu liegt das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis für Methanol bei 6,5 : 1. Das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis schwankt somit in einem ziemlich breiten Bereich in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration im Kraftstoffgemisch. Die Kraftstofffeinsrpitzsteuerung für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine muß daher in der Lage sein, die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Alkoholkonzentration im Kraftstoffgemisch zu beeinflussen. Um einen von der Alkoholkonzentration abhängigen Korrekturwert genau bestimmen zu können, muß die Alkoholkonzentration im Kraftstoffgemisch sehr genau ermittelt werden.

Um die Alkoholkonzentration zu überwachen, sind verschiedene Arten von Überwachungsvorrichtungen entwickelt worden. Üblicherweise wird die Alkoholkonzentration durch Ermittlung elektrischer Widerstandswerte überwacht, wobei Differenzen elektrischer Leitfähigkeiten ermittelt werden, oder durch die Uberwachung elektrostatischer Kapazitäten, die sich mit den Dielektrizitätskonstanten des vorhandenen Dielektrikums ändern, oder durch die Uberwachung des Brechungsindex, weil dieser bei Benzin und Alkohol verschieden ist und sich entsprechend mit der Zusammensetzung des Gemischs ändert.

Im Falle einer Überwachungseinrichtung, die die elektrostatische Kapazität ausnutzt, wird die Alkoholkonzentration durch eine elektrostatische Kapazität C_s zwischen einem Elektrodenpaar dargestellt. Die elektrostatische Kapazität C_s eines Kondensators ist nämlich durch:

C₃ = εS/d

definiert, wobei ε die Dielektrizitätskonstante, S die Elektrodenfläche und d der Elektrodenabstand des Kondensators sind.

Es ist bekannt, daß die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffgemischs mit der Alkoholkonzentration desselben steigt. Da die Dielektrizitätskonstante zwischen den Elektroden die Kapazität des Kondensators bestimmt, ist die Kapazität des Kondensators somit von der Alkoholkonzentration im Gemisch, das das Dielektrikum bildet, abhängig.

Die Dielektrizitätskonstante ändert sich jedoch auch mit der Temperatur des Kraftstoffgemsichs. Um die Alkoholkonzentration präzise zu erfassen, ist es daher notwendig, die von Temperaturschwankungen des Kraftstoffs abhängige Schwankung der Dielektrizitätskonstanten zu kompensieren. In den früher vorgeschlagenen Systemen werden ein Kraftstofftemperatursensor mit einem Termistor, einem PTC-Widerstand und dgl. verwendet, um die Kraftstofftemperatur angebenden Daten zu erhalten, mit denen ein von der Kraftstofftemperatur abhängiger Korrekturwert erhalten werden kann. Solche Kraftstofftemperatursensoren sind in der Kraftstoffleitung angeordnet, um die Temperatur des den Einspritzventilen zugeführten Kraftstoffs zu ermitteln. Der Kraftstofftemperatursensor ist mit einer Steuereinheit verbunden, die die Kraftstoffeinspritzsteuerung ausführt, so daß dieser die Temperatur angebenden Daten zugeführt werden. Die Steuereinheit spricht auf diese Daten an und erzeugt einen von der Kraftstofftemperatur abhängigen Korrekturwert, um die die Alkoholkonzentration angebenden Daten, die von der Alkoholkonzentrationsüberwachungseinrichtung geliefert werden, entsprechend zu korrigieren. Die von der Kraftstofftemperatur abhängigen Korrekturwerte sind in der Praxis in Form einer Karte oder Tabelle in einem Speicher der Steuereinheit eingestellt, so daß der Korrekturwert durch Tabellennachschlag in Abhängigkeit von den die Kraftstofftemperatur angebenden Daten ermittelt werden kann.

Es versteht sich, daß die in der Steuereinheit eingestellten Korrekturwerte von der Art und der Spezifikation der Alkoholkonzentrationsüberwachungsvorrichtungen abhängen. Dies erfordert, daß die Korrekturwerte unter Berücksichtigung der speziellen Alkoholkonzentrationsüberwachungsvorrichtung eingestellt werden. Wenn unterschiedliche Arten solcher Übewachungsvorrichtungen verwendet werden, dann müssen alle Korrekturwerte entsprechend neu eingegeben werden, um sie an die verwendete Überwachungsvorrichtung anzupassen.

Bei den früher vorgeschlagenen Systemen kann außerdem die von der Kraftstofftemperatur abhängige Korrektur der die Alkoholkonzentration angebenden Daten nur dann ausgeführt werden, wenn die die Alkoholkonzentration überwachende Vorrichtung mit der Steuereinheit kombiniert ist. Um eine Inspektion auszuführen, ist es daher notwendig, die die Alkoholkonzentration überwachende Vorrichtung mit der Steuereinheit zu kombinieren. Es müßte nämlich sonst während der Inspektion die Temperatur des Probenkraftstoffs niedriger eingestellt werden, als eine Standardtemperatur, um einen von der Kraftstofftemperatur abhängigen Fehler zu vermeiden. Dies erfordert erhebliche Aufmerksamkeit für die Inspektion in der Fertigungslinie.

Da außerdem das früher vorgeschlagene System erforderlich macht, die die Alkoholkonzentration überwachende Vorrichtung und den Kraftstofftemperatursensor getrennt voneinander mit der Steuereinheit zu verbinden, werden zusätzliche Kabelbäume notwendig, was die Kosten und die Fehlermöglichkeiten (Kabelbruch) steigert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit anzugehen, die die Fehler und Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Ein weiteres und spezielleres Ziel der Erfindung ist es, eine Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit anzugeben, die ein Ausgangssignal abgeben kann, das für die Konzentration eines speziellen Kraftstoffs repräsentativ ist und das in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur korrigiert ist, so daß keine von der Kraftstofftemperatur abhängige Korrektur in einer Steuereinheit erforderlich wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffkonzentrationsüberwaschungseinheit anzugeben, die die Verdrahtung zur Lieferung präziser Daten für eine spezifische Kraftstoffkonzentration vermindern kann.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Lösung angegeben, die im Anspruch 1 beschrieben ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen derselben sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine angegeben, dessen Merkmale im Anspruch 6 beschrieben sind. Vorteilhafte Weiterbildungen des Systems sind Gegenstand der vom Anspruch 6 abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine, bei dem die bevorzugte Ausführungsform einer Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit Anwendung findet;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform der Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit, die mit einer Steuereinheit des Kraftstoffeinspritzsteuersystems verbunden ist;

Fig. 3 ein Schaltbild einer von der Kraftstofftemperatur abhängigen Fehlerkorrektureinheit, die in der bevorzugten Ausführungsform der Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit verwendet ist;

Fig. 4 ein Diagramm der Eigenschaften eines PTC-Widerstands, der in der von der Kraftstofftemperatur abhängigen Fehlerkorrekturschaltung verwendet wird;

Fig. 5 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Alkoholkonzentration und der Ausgangsspannung zeigt, um einen Änderungsgradienten der Ausgangsspannung zu erhalten, der von der Alkoholkonzentration abhängig ist;

Fig. 6 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen der Kraftstofftemperatur und dem Änderungsgradienten der Ausgangsspannung;

Fig. 7 ein Diagramm, das das Ergebnis der von der Kraftstofftemperatur abhängigen Fehlerkorrektur zeigt, die in der bevorzugten Ausführungsform der Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit ausgeführt wird; und

Fig. 8 und 9 Schaltbilder von zweiten und dritten Ausführungsformen von Schaltungen zur von der Kraftstofftemperatur abhängigen Fehlerkorrektur, die in der bevorzugten Ausführungsform der Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit gemäß der Erfindung verwendet werden können.

Es wird nun auf die Zeichnungen, und insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen. Dargestellt sind eine Brennkraftmaschine 1, die bei dem beschriebenen Beispiel mit einem Kraftstoffgemisch aus Benzin und einem Akohol, beispielsweise Methanol, betrieben wird. Die Maschine 1 hat ein Lufteinlaßsystem mit einer Einlaßleitung 3. In Nachbarschaft der Einlaßöffnung einer jeden Brennkammer befindet sich ein Kraftstoffeinspritzventil 2 zum Einspritzen einer gesteuerten Menge eines Kraftstoffgemischs zu gesteuerten Zeitpunkten. Im Lufteinlaßsystem wird ein Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet, das dann in die Brennkammer eingeleitet wird, um darin verbrannt zu werden. Ein Luftfilter 4 und ein Luftströmungsmesser 5 sind im Lufteinlaßsystem in an sich bekannter Weise angeordnet. Es ist allgemein bekannt, daß der Luftströmungsmesser 5 eine Einlaßluftströmungsrate überwacht, um ein die Maschinenlast angebendes Datensignal Q abzugeben. Die Maschine 1 hat auch eine Auslaßleitung 6, in der ein Sauerstoffsensor (nicht dargestellt) angeordnet ist, um die Sauerstoffkonzentration im Abgas zu überwachen, wodurch ein fettes oder mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch, das in der Brennkammer verbrannt wird, ermittelt wird.

Das Kraftstoffeinspritzventil 2 ist mit einem Kraftstofftank 7 verbunden, in dem das Kraftstoffgemisch 8 gespeichert ist. Eine Kraftstoffpumpe 9 ist innerhalb des Kraftstofftanks 7 angeordnet, um das Kraftstoffgemisch 8 anzusaugen. Die Kraftstoffpumpe 9 fördert das Kraftstoffgemisch 8 durch die Kraftstoffleitung 10. Ein Kraftstoffilter 11 ist in der Kraftstoffleitung angeordnet, um Fremstoffe auszufiltern. Eine Rückführleitung mit einem Druckregler 12 ist mit der Kraftstoffzuführleitung 10 verbunden, um Kraftstoffüberschußmengen in den Kraftstofftank 7 zurückzuleiten.

Die bevorzugte Ausführungsform einer Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit 31 ist in der Kraftstoffzuführleitung 10 angeordnet, um die Alkoholkonzentraiton im geförderten Kraftstoffgemisch zu überwachen. Die Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit 31 enthält einen Sensor 32 vom elektrostatischen Kapazitätstyp, d. h. er weist ein Elektrodenpaar auf. Der Sensor 32 überwacht die Alkoholkonzentration im Kraftstoffgemisch, indem der die elektrostatische Kapazität C_s überwacht, die durch die vorangehende Gleichung ausgedrückt wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält die Schaltung der bevorzugten Ausführungsform einer Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit 31 eine LC-Schwingschaltung 33, die ein Signal mit einer Frequenz f erzeugt, die von der elektrostatischen Kapazität C_s abhängt, die von dem Sensor 32 überwacht wird. In der Praxis läßt sich die Frequenz f des genannten Signals ausdrücken durch:

wobei L die Induktivität und C_o die Kapazität der Schaltung ist.

Das Frequenzsignal der LC-Schwingschaltung 33 gelangt zu einem Frequenz/Spannungs- (F/V)Wandler 34. Das abgegebene Spannungssignal V des F/V-Wandlers 34 gelangt zu einer auf die Kraftstofftemperatur ansprechenden Fehlerkorrekturschaltung 36. Die Korrekturschaltung 36 ist mit einem PTC-Widerstand 35 verbunden, der den Temperaturzustand des Kraftstoffgemischs überwacht, das durch die Kraftstoffzuführleitung 10 strömt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält die Korrekturschaltung 36 einen Operationsverstärker 37, der sein Ausgangssignal an einen invertierenden Verstärker abgibt. Ein Eingangsanschluß 38 der Korrekturschaltung 36 ist mit dem F/V-Wandler 34 verbunden, um von ihm das Ausgangssignal V entgegenzunmehmen. Der Eingangsanschluß 38 ist mit Erde über einen Spannungsteiler R₁ und R₂ verbunden. Der Verbindungspunkt 40 zwischen den beiden Widerständen R₂ und R₂ des Spannungsteilers ist mit dem in vertierenden Eingang des Operationsverstärkers 37 über einen Widerstand R₅ verbunden. Der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 37 ist mit einem Spannungsteiler verbunden, der von zwei Widerständen R₃ und R₄ gebildet ist. Die Spannungsteilerwiderstände R₃ und R₄ sind mit einer geregelten Spannungsquelle 31 verbunden, um von ihr eine geregelt Versorgungsspannung Vcc als Bezugsspannung gegen Mass 39 entgegenzunehmen. Der Verbindungspunkt 42 zwischen den Spannungsteilerwiderständen R₃ und R₄ ist mit dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 37 verbunden. Der PTC-Widerstand 35 ist zwischen den Ausgangsanschluß 43 und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 37 geschaltet. Wie man aus Fig. 4 erkennen kann, hat der PTC-Widerstand 35 eine Ausgangscharakteristik, bei der der Widerstand R₆ (Ω) mit der Kraftstofftemperatur t (°C) zunimmt.

Die Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit 31 ist mit einer Steuereinheit 44 verbunden, die einen Mikroprozessor enthält. Die Steuereinheit 44 ist auch mit verschiedenen Sensoren verbunden, wie beispielsweise Luftströmungsmesser, einem Kurbelwinkelsensor, einem Maschinenkühltempratursensor und dgl. Die Steuereinheit 44 verarbeitet vorgewählt Parameterdaten, um die einzuspritzende Kraftstoffmenge in an sich bekannter Weise zu bestimmen. Es ist bekannt, daß die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird:

Ti E Mk × Tp × α × α′ × Coef + Ts (2)

wobei Tp: Basiskraftstoffeinspritzmenge, ausgedrückt durch k x Q/n (Q: Maschinenlast, N: Maschinendrehzahl)
α: Luft/Kraftstoff-Verhältnis-abhängiger Rückkopplungskorrekturkoeffizient;
α′: Basis-Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Lernkorrekturkoeffizient
Coef: verschiedene Korrekturkoeffizienten, beispielsweise Beschleunigungsanreicherungskorrektur koeffizient, Maschinenkälte-Korrekturkoeffizient usw.
Ts: Batteriespannungskompensationswert
Mk: von der Alkoholkonzentration abhängiger Korrekturkoeffizient
Die Steuereinheit 44 führt den Kraftstoffeinspritzsteuerimpuls mit einer der so bestimmten Kraftstoffeinspritzmenge Ti entsprechenden Impulsbreite dem Kraftstoffeinspritzventil zu.

In der dargestellten Konstruktion, wie sie beispielshaft in Fig. 2 gezeigt ist, kann die Steuereinheit 44 alles durch die Kraftstoffeinspritzsteuerstufe schaffen, ohne eine auf die Kraftstofftemperatur ansprechende Fehlerkorrekturstufe zu enthalten.

Durch verschiedene Versuche ist ermittelt worden, daß die Kraftstofftemperatur t das Überwachungsergebnis nicht beeinflußt, wenn die Alkoholkonzentration bei etwa 8% im Kraftstoffgemisch liegt. Wenn die Alkoholkonzentration bei etwa 8% liegt, dann ist die Ausgangsspannung des Alkoholsensors 35 unabhängig von der Kraftstofftemperatur konstant. Diese Alkoholkonzentration kann daher als ein Bezugswert verwendet werden.

Es ist auch ermittelt worden, daß der Änderungsgradient der Ausgangsspannung bei hoher Kraftstofftemperatur kleiner ist als bei niedriger Kraftstofftemperatur, wie Fig. 5 zeigt. In dem Beispiel von Fig. 5 zeigen die Linien jeweils die Änderung der Ausgangsspannung bei 80°C und bei 0°C der Kraftstofftemperatur. Wie man aus Fig. 5 klar entnehmen kann, ist der Gradient at₁ bei 0°C größer als der Gradient at₂ bei 80°C. Durch Versuche ist die Kurve in Fig. 6 ermittelt worden, die die Änderung des Gradienten a(t) in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur t zeigt. Diese Kurve nach Fig. 6 läßt sich durch die folgende Gleichung ausdrücken:

a_t = 0,0213-0,000066×t (3)

Korrelationskoeffizient γ = -0,999.

Aus dem obigen Ergebnis läßt sich die Ausgangsspannung V des F/V-Wandlers allgemein ausdrücken durch:

Y(M,t) = a(t) × X(M) + b (4)

wobei
Y(M,t) = V
X(M): Alkoholkonzentration
b: Ausgangsspannung beim Bezugswert (8%)

Wenn man andererseits die Kraftstofftemperatur 20°C als Bezugstemperatur verwendet und man annimmt, daß der Gradient bei der Bezugstemperatur gleich a₀ ist und die Bezugsstandardspannung bei der Bezugstemperatur gleich Y₀ [M) ist, dann läßt sich Y₀[M) ausdrücken durch:

Y₀(M) = a₀×X(M)+b (5)

Die Gleichung (4) läßt sich umwandeln in:

X(M) = {Y(M,t)-b)}/a(t) (6)

Wenn man X(M) in der Gleichung (6) substituiert, läßt sich die Gleichung (5) ausdrücken als:

Aus Fig. 6 läßt sich der Gradient a₀ bei der Bezugstemperatur (t = 20°C) mit 0,019 entnehmen. Andererseits, wenn die Alkoholkonzentration der Bezugswert P (d. h. 8%) ist, dann ist die Ausgangsspannung b des F/V-Wandlers 34 gleich 1,16. Durch Substitution der Elemente in der Gleichung (7) durch die obigen Werte und durch die Gleichung (3) läßt sich die folgende Gleichung entwickeln:

Wenn man daher den die Kraftstofftemperatur angebenden Ausgangswert t des PTC-Widerstandes 35 verwendet und die Ausgangsspannung V (=Y(M,t)) an den Eingangsanschluß 38 der auf die Kraftstofftemperatur ansprechenden Fehlerkorrekturschaltung 36 legt, dann läßt sich eine Ausgangsspannung V_out bei der Bezugstemperatur ableiten.

Bei der praktischen Anwendung der Logik der Kraftstofftemperatur-abhängigen Fehlerkorrektur, wie oben beschrieben, läßt sich die Ausgangsspannung V_out am Ausgangsanschluß 43 der Kraftstofftemperatur-abhängigen Fehlerkorrekturschaltung 36 durch folgende Gleichung ausdrücken:

Hier ändert sich der Widerstand R₆ des PTC-Widerstandes 35 gemäß der in Fig. 4 dargestellten Charakteristik. Wenn man daher annimmt, daß der Widerstand des PTC-Widerstandes 35 bei der Bezugstemperatur von 20°C die Göße R_6.0 hat, dann drückt sich der Widerstand R₆ aus als:

R₆ = R_6.0 · (1+αt) (10)

Da α allgemein ausgedrückt werden kann durch:

α ≒ 3300 PPM/ ° K ≦ 1 (11)

läßt sich R₆ ausdrücken durch:

Durch Substitution von R₆ in der Gleichung (9) durch die Gleichung (12) läßt sich die folgende Gleichung entwickeln:

Hier wird angenommen, daß

und durch Einstellung der Widerstandsgrößen der Widerstände R₂ und R₅ läßt sich eine zur Gleichung (8) im wesentlichen äquivialente Gleichung erhalten.

Es sei angemerkt, daß in der Gleichung (13) das negative Vorzeichen wegen der Wirkung der Kraftstofftemperatur-abhängigen Fehlerkorrekturschaltung 36 als invertiertender Verstärker notwendig war.

Da, wie oben beschrieben, in der dargestellten Ausführungsform der Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit 31 der PTC-Widerstand 35 als Kraftstofftemperatursensor enthalten ist und in der Einheit die Kraftstofftemperatur-abhängige Fehlerkorrekturschaltung 36 enthalten ist, kann die Kraftstofftemperaturkompensation zusammen mit der invertierenden Verstärkung ausgeführt werden. Die Bezugsstandardausgangsspannung Y₀(M) bei der Kraftstofftemperatur 20°C kann daher erzeugt und der Steuereinheit 44 zugeführt werden. Durch Verwendung des Bezugswertes bei der Kraftstofftemperatur von etwa 8°C kann darüber hinaus eine lineare Korrektur mit dem Kraftstofftemperatur-abhängigen Korrekturwert ausgeführt werden mit der Wirkung der Rückkopplung des PTC-Widerstandes 35.

Die gezeigte Ausführungsform der Kraftstoffkonzentrationsüberwachugnseinheit 31 gemäß der Erfindung ist daher unabhängig von der Steuereinheit 44 betriebsfähig. Die Inspektion dieser Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit kann deshalb isoliert ausgeführt werden. Dies macht die Inspektion in der Prcduktionslinie einfacher. Da außerdem die gezeigte Ausführungsform nicht erfordert, den Kraftstofftemperatursensor mit der Steuereinheit unabhängig von der Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit zu verbinden, ist die erforderliche Verdrahtung entsprechend geringer.

Zur Demonstration der Wirkungsweise der gezeigten Ausführungsform der Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit 31 ist in Fig. 7 das Ergebnis der Kraftstofftemperaturkompensation für Alkoholkonzentrationen M von 15%, 30% und 85% im Temperaturbereich zwischen -30°C und 70°C dargestellt. Wie man aus Fig. 7 entnehmen kann, zeigt die dargestellte Ausführungsform im wesentlichen konstante Ausgangsspannungen V₀ über den gesamten Temperaturbereich.

Die Fig. 8 und 9 zeigen Modifikationen der Kraftstofftemperarut-abhängigen Fehlerkorrekturschaltung 31. In der nachfolgenden Erläuterung sind die Komponenten, die mit der vorangehenden Ausführungsform identisch sind, durch übereinstimmende Bezugszeichen versehen. Die gezeigen Modifikationen kennzeichnen sich durch den Betrieb der Schaltung als nicht-invertierender Verstärker. Bei diesen Ausführungsformen ist daher die Ausgangsspannung V des F/V-Wandlers 34 der Kraftstofftemperaturkompensation direkt unterworfen.

Bei der Ausführungsform von Fig. 8 ist der nicht-invertierende Eingang des Oprationsverstärkers 37 in der Kraftstofftemperatur-abhängigen Fehlerkorrekturschaltung 51 mit dem Verbindungspunkt 40 zwischen den Spannungsteilerwiderständen R₁ und R₂ verbunden. Andererseits ist der Verbindungspunkt 42 zwischen den Spannungsteilerwiderständen R₃ und R₄ mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 37 verbunden. Mit der dargestellten Konstruktion läßt sich die Ausgangsspannung V_out am Ausgangsanschluß 43 der Kraftstofftemperatur-abhängigen Fehlerkorrekturschaltung 51 bei der Bezugstemperatur ausdrücken durch:

Wenn man hier

setzt und die Widerstandsgrößen der Widerstände R₂ und R₅ geeignet einstellt, läßt sich die Bezugsstandardspannung bei 20°C mit zufriedenstellender Kraftstofftemperaturkompensation als nicht-invertiertes Signal erhalten.

Fig. 9 zeigt die Kraftstofftemperatur-abhängige Fehlerkorrekturschaltung 61 in einer weiter vereinfachten Ausführungsform. Die Vereinfachung der Schaltung wurd dadurch getroffen, daß die Spannungsteilerwiderstände R₁ und R₂ weggelassen wurden. Deshalb läßt sich die Gleichung (15) der vorangehenden Ausführungsform vereinfachen zu:

Eine im wesentlichen äquivalentes Verhalten der Kraftstofftemperaturkompensation läßt sich somit erzielen.

Es sei hervorgehoben, daß, obgleich die gezeigten zweiten und dritten Ausführungsformen von Kraftstofftemperatur-abhängigen Fehlerkorrekturschaltungen 51 und 61 als nicht-invertierende Verstärker ausgebildet sind, es selbstverständlich möglich ist, einen invertierenden Verstärker wie im Stand der Technik einzusetzen, um ein inertiertes Ausgangssignal vom F/V-Wandler zu erhalten.

Während die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert worden ist, läßt sie sich doch in verschiedenen anderen Arten ausführen. Beispielsweise kann anstelle eines PTC-Widerstandes jede andere Art von Temperatursensor eingesetzt werden, die es ermöglicht, eine Kraftstofftemperatur-abhängige Korrektur des die Kraftstoffkonzentration angebenden Signals auszuführen. Beispielsweise kann anstelle des PTC-Widerstandes ein Termistor verwendet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Kraftstoffkonzentration von etwa 8% als Bezugswert verwendet worden. Es ist jedoch auch möglich, das die Kraftstoffkonzentration angebende Signal bei 0% oder 5% Kraftstoffkonzentration zu verwenden. Der bevorzugte Bereich der zu verwendenden Kraftstoff(Alkohol)-Konzentration liegt in der Praxis zwischen 0 und 12%. Die Wahl des Bezugswertes bei 8% Alkoholkonzentration ergibt jedoch die besten Ergebnisse bei der temperaturabhängigen Fehlerkompensation.

Claims

1. Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit vom mit elektrostatischer Kapazität arbeitenden Typ, enthaltend:
einen ersten Sensor, der in einem Kraftstoffgemisch angeordnet ist, das eine spezifische Kraftstoffart in einem variablen Mischungsverhältnis enthält, und der ein erstes Sensorsignal erzeugt, das für die Konzentration der genannten spezifischen Kraftstoffart repräsentativ ist;
einen zweiten Sensor, der in dem Kraftstoffgemisch angeordnet ist, um dessen Temperatur zu überwachen, und der ein zweites Sensorsignal erzeugt, das für die Temperatur des Kraftstoffgemisches repräsentativ ist;
eine in der Überwachungseinheit enthaltene Schaltung zum Erzeugen eines die Kraftstoffkonzentration angebenden Signals, das mit einer gegebenen Rate über einem vorbestimmten Bezugswert variiert, der auf eine vorbestimmte Kraftstoffkonzentration eingestellt ist, und die auf das zweite Sensorsignal anspricht, um den die Kraftstoffkonzentration angebenden Signalwert zu korrigieren, indem die genannte gegebene Rate in Abhängigkeit von dem zweiten Sensorsignalwert verändert wird.

2. Überwachungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schaltung einen Signalgenerator enthält, der ein Signal mit einer Frequenz erzeugt, die von der Kraftstoffkonzentration der genannten spezifischen Kraftstoffart in dem Kraftstoffgemisch abhängt, sowie einen Frequenz/Spannungs-Wandler, der auf das genannte Signal anspricht, um ein Spannungssignal als das die Kraftstoffkonzentration angebende Signal zu erzeugen.

3. Überwachungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert auf eine Kraftstoffkonzentration eingestellt ist, bei der der die Kraftstoffkonzentration angebende Signalwert einen minimalen Fehler enthält, der von der vom zweiten Sensorsignal angegebenen Kraftstofftemperatur abhängt.

4. Überwachungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung weiterhin einen Operationsverstärker enthält, der das die Kraftstoffkonzentration angebende Signal an einem ersten Eingangsanschluß und ein den Bezugswert angebendes Signal an einem zweiten Eingangsanschluß erhält und der in einer Rückkopplungsschaltung angeordnet ist, die den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers mit seinem zweiten Eingangsanschluß verbindet.

5. Überwachungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Alkoholkonzentration in dem Kraftstoffgemisch überwacht, das Benzin und Alkohol in variablem Verhältnis enthält.

6. Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine, die dazu eingerichtet ist, mit einem Kraftstoffgemisch betrieben zu werden, das wenigstens zwei voneinander verschiedene Kraftstoffarten enthält, umfassend:
ein Kraftstoffeinspritzventil, das zum Einspritzen von Kraftstoff in ein Einlaßsystem der Maschine angeordnet ist, um ein Luft/Kraftstoffgemisch zu bilden, das in einer Brennkammer der Maschine zu verbrennen ist;
eine Maschinenbetriebsüberwachungseinrichtung zum Überwachen vorgewählter Maschinenbetriebsparameter, um ein Maschinensteuerparametersignal zu erzeugen, das für einen Maschinenbetriebszustand repräsentativ ist;
eine Kraftstoffkonzentrationsüberwachungseinheit zum Überwachen der Konzentration eines spezifischen der genannten Kraftstoffe in dem Kraftstoffgemisch, enthaltend:
einen ersten Sensor, der in einem Kraftstoffgemisch enthalten ist, das eine spezifische Kraftstoffart in einem variablen Mischungsverhältnis enthält, und der ein erstes Sensorsignal erzeugt, das für die Konzentration der spezifischen Kraftstoffart repräsentativ ist;
einen zweiten Sensor, der in dem Kraftstoffgemisch angeordnet ist, um die Temperatur desselben zu überwachen, und der ein zweites Sensorsignal erzeugt, das für die Temperatur des Kraftstoffgemisches repräsentativ ist;
eine in der Überwachungseinheit enthaltene Schaltung zum Erzeugen eines die Kraftstoffkonzentration angebenden Signals, das mit einer gegebenen Rate über einem vorbestimmten Bezugswert variiert, der auf eine vorbestimmte Kraftstoffkonzentration eingestellt ist, und die auf das zweite Sensorsignal anspricht, um den die Kraftstoffkonzentration angebenden Signalwert durch Variieren der genannten gegebenen Rate in Abhängigkeit von dem zweiten Sensorsignalwert zu korrigieren; und
eine Steuereinheit, die das genannte Maschinensteuerparametersignal erhält, um eine Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage desselben zu bestimmen und die Kraftstoffeinspritzmenge mit einem Korrekturfaktor zu korrigieren, der auf der Grundlage des korrigierten, die Kraftstoffkonzentration angebenden Signals abgeleitet wird.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, bei dem die Schaltung einen Signalgenerator zum Erzeugen eines Signals variabler Frequenz enthält, die sich in Abhängigkeit von der Kraftstoffkonzentration der genannten spezifischen Kraftstoffart in dem Kraftstoffgemisch ändert, sowie einen Frequenz/Spannungswandler, der auf das genannte Frequenzsignal anspricht, um ein Spannungssignal als das die Kraftstoffkonzentration angebende Signal zu erzeugen.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bezugswert auf eine Kraftstoffkonzentration eingestellt ist, bei der der die Kraftstoffkonzentration angebende Signalwert einen minimalen Fehler aufweist, der von der von dem zweiten Sensorsignal repräsentierten Kraftstofftemperatur abhängt.

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung weiterhin einen Operationsverstärker enthält, der das die Kraftstoffkonzentration angebende Signal an einem ersten Eingangsanschluß und ein den Bezugswert repräsentierendes Bezugssignal an einem zweiten Eingangsanschluß erhält und der in einer Rückkopplungsschaltung angeordnet ist, die den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers mit seinem zweiten Eingangsanschluß verbindet.

10. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Alkoholkonzentration in dem Kraftstoffgemisch überwacht, das Benzin und Alkohol in einem variablen Verhältnis enthält.