DE4117913C2 - Vorrichtung zum Messen der Alkoholkonzentration einer mit Alkohol gemischten Flüssigkeit und Kraftstoffeinspritzsystem für einen Motor mit innerer Verbrennung, der mit einem Benzin-Alkohol-Gemisch betreibbar ist - Google Patents
Vorrichtung zum Messen der Alkoholkonzentration einer mit Alkohol gemischten Flüssigkeit und Kraftstoffeinspritzsystem für einen Motor mit innerer Verbrennung, der mit einem Benzin-Alkohol-Gemisch betreibbar istInfo
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- DE4117913C2 DE4117913C2 DE19914117913 DE4117913A DE4117913C2 DE 4117913 C2 DE4117913 C2 DE 4117913C2 DE 19914117913 DE19914117913 DE 19914117913 DE 4117913 A DE4117913 A DE 4117913A DE 4117913 C2 DE4117913 C2 DE 4117913C2
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Messen der Alkoholkonzentration einer mit Alkohol gemischten
Flüssigkeit und ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Motor
mit innerer Verbrennung, der mit einem Benzin-Alkohol-
Gemisch betreibbar ist.
Allgemein bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftstoffein
spritzsystem, welches zur Einspritzung eines Gemisches aus
Benzin und Alkohol geeignet ist. Insbesondere bezieht sich
die Erfindung auf ein derartiges System, welches eine Meßan
ordung vom kapazitiven Typ zum Ermitteln der Alkoholkonzen
tration aufweist.
Wenn bei einem Verbrennungsmotor anstelle eines reinen Ben
zins ein Gemisch aus Benzin und Alkohol (Methanol) verwendet
wird, ändert sich das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Ver
hältnis, so daß es erforderlich ist, die eingespritzte
Kraftstoffmenge zusammen mit dem Zündzeitpunkt sowie gege
benenfalls mit weiteren Faktoren abzuändern.
Wenn das dem Verbrennungsmotor zugeführte Benzin 0% Alkohol
enthält, kann die Einspritzpulsbreite aufgrund der folgenden
Gleichung ermittelt werden:
Ti = Tp×α×α′×Coef + Ts (1)
In dieser Gleichung bezeichnen Tp eine grundlegende Ein
spritzpulsbreite; α einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rück
kopplungskorrekturfaktur; α′ einen grundlegenden Luft/Kraft
stoff-Verhältnis-Anpassungskorrekturfaktor; Coef einen Kor
rekturfaktor; und Ts einen Batteriespannungskorrekturfaktor.
Bei einer derartigen Vorrichtung ist ein O2-Sensor in dem
Abgassystem angeordnet, dessen Ausgangssignal zur Bestimmung
der Größe von α dient. Der Tp-Wert wird auf der Grundlage
der Motordrehzahl und der Motorlast ermittelt. Ein Anpas
sungs-Korrekturfaktor α′ wird unter Verwendung von Tp und
der Motordrehzahl abgeleitet und dient zur Anpassung des
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einer solchen Art, daß ein
stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 14,7 auf
recht erhalten wird.
Während das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei
einem reinen Benzin 14,7 beträgt, ist dieses bei 100% Alko
hol auf einen Wert von 6,5 verschoben. Demgemäß ändert sich
das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Falle
einer Mischung dieser beiden Kraftstoffe zwischen den ge
nannten Grenzwerten.
Im Falle einer Mischung von Benzin und Alkohol wird die Ein
spritzpulsbreite auf der Grundlage der folgenden Gleichung
abgeleitet:
Ti′ = Mk×Tp×α×α×Coef + Ts (2)
wobei Mk ein Faktor ist, der die Konzentration von Alkohol
in dem Kraftstoff anzeigt.
Um die Alkoholmenge in dem Kraftstoff zu bestimmen, wird ein
Alkoholsensor in dem Kraftstoffversorgungssystem angeordnet,
dessen Ausgangsspannung die ermittelte Alkoholkonzentration
darstellt. Dieses Signal wird zur Ermittlung der Größe von
Mk bei der Verwendung der Gleichung (2) eingesetzt.
Ein bekannter Typ eines Alkoholsensors verwendet die Dif
ferenz zwischen den elektrischen Leitfähigkeiten von Benzin
und Alkohol und ermittelt die Alkoholkonzentration unter
Verwendung einer Widerstandsmeßtechnik. Ein zweiter Typ ba
siert auf der Erfassung der Differenz zwischen den Dielek
trizitätskonstanten von Benzin und Alkohol und ermittelt die
Alkoholkonzentration unter Verwendung einer Kapazitätsmeß
technik. Ein dritter Typ eines derartigen Sensors ermittelt
auf optischem Wege die Konzentration durch Erfassung der
Differenzen der jeweiligen Brechungsindizes zwischen Benzin
und Alkohol.
In den Fig. 7 bis 13 ist ein bekanntes Kraftstoffeinspritz
system mit einem Sensor desjenigen Types dargestellt, wel
cher die Kapazität zur Erfassung der Alkoholmenge in dem
Kraftstoff einsetzt.
Die in Fig. 7 gezeigte Anordnung beinhaltet einen Motor 1
mit innerer Verbrennung, ein Einspritzventil 2, einen An
saugtrakt 3, einen Luftfilter 4, ein Luftflußmeßgerät 5,
einen Auspufftrakt 6, der einen nicht-dargestellten O2-Sen
sor umfaßt, einen Kraftstofftank 7, welcher ein Gemisch aus
Benzin und Alkohol 8 enthält, eine Kraftstoffpumpe 9, eine
Kraftstoffzufuhrleitung 10, einen Filter 11, welcher in der
Kraftstoffzufuhrleitung 10 angeordnet ist, einen Druckregler
12 und eine Rückführleitung, über die überschüssiger Kraft
stoff zu dem Kraftstofftank 7 zurückgeführt wird.
Die Anordnung umfaßt ferner einen Alkoholkonzentrationssen
sor 14, der in der Kraftstoffzufuhrleitung an einem Ort
strömungsmäßig unterhalb des Filters 11 angeordnet ist und
der derart ausgebildet ist, daß er ausgangsseitig ein Signal
erzeugt, das die Alkoholmenge anzeigt, welche in dem durch
die Zufuhrleitung 10 gepumpten Kraftstoff enthalten ist.
Dieser Alkoholkonzentrationssensor 14 ist, wie dies in Fig.
8 gezeigt ist, durch einen Kondensator 15 gebildet, welcher
durch zwei Elektroden festgelegt ist. Lediglich beispiels
weise haben diese Elektroden die Form von im wesentlichen
flachen, rechteckigen und parallelen Platten. In Abweichung
hiervon können die Elektroden in Form von zwei kreisförmi
gen, koaxial angeordneten Platten ausgeführt sein.
Die Kapazität Cs, die durch den Kondensator 15 gebildet ist,
ist durch folgende Gleichung gegeben:
In dieser Gleichung bezeichnen e die Dielektrizitätskonstan
te des Mediums zwischen den Elektroden; S die Oberfläche der
Elektroden; und d die Entfernung, durch die die Elektroden
voneinander beabstandet sind.
Um die Kapazität zu bestimmen, die zwischen den Elektroden
des Kondensators 15 erzeugt wird, umfaßt der Alkoholkonzen
trationssensor ferner einen Oszillator 16, welcher ein Sig
nal mit der Schwingungsfrequenz f an die Elektroden anlegt.
In dem vorliegenden Fall ist die Frequenz durch folgende
Formel gegeben:
In dieser Gleichung bezeichnen L die Induktivität und Co die
Schaltungskapazität.
Der Oszillator 16 ist mit einer Frequenz-Spannungs-Wandler
schaltung 17 verbunden, die den Ausgang des Oszillators 16
in ein Spannungssignal V umformt, welches zu einem inver
tierenden Verstärker 18 zugeführt wird.
Die Beziehung zwischen der Alkoholkonzentration M und der
Dielektrizitätskonstante e ist graphisch in Fig. 9 darge
stellt. Die Beziehung zwischen der durch den Kondensator 15
gebildeten Kapazität und der Alkoholkonzentration M ist gra
phisch in Fig. 10 dargestellt. Fig. 11 zeigt die Abhängig
keit der Ausgangsspannung des Frequenz-Spannungs-Wandlers 16
von der Alkoholkonzentration M. Fig. 12 wiederum zeigt die
Abhängigkeit der Ausgangsspannung der invertierenden Ver
stärkerschaltung 18 von dieser Größe.
Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Kraftstofftemperatursen
sor, der beispielsweise in der Kraftstoffzufuhrleitung 10
angeordnet ist. Dieses Gerät kann als Thermistor oder der
gleichen ausgebildet sein und dient zum Erfassen von relativ
niedrigen Temperaturen. Die Ausgangsgröße des Temperatursen
sors 19 wird einer Steuereinheit 20 zusammen mit dem Aus
gangssignal des Alkoholkonzentrationssensors 14 und des
Luftflußmeßgerätes 5 zugeführt und dient zur Korrektur der
Alkoholkonzentration gegenüber Temperaturänderungen. Die
Steuereinheit umfaßt einen Mikroprozessor, der schematisch
in Fig. 5 dargestellt ist, und welcher derart aufgefaßt wer
den kann, daß er einen Alkoholkonzentrationstemperaturkor
rekturabschnitt 21 und einen Kraftstoffeinspritzpulsbreiten
ermittlungsabschnitt 22 umfaßt. Zusätzlich zu den oben ge
nannten Dateneingängen ist die Steuereinheit angeordnet, um
eine Mehrzahl anderer Daten zu empfangen, wie beispielsweise
eines Eingangssignales von dem Kurbelwinkelsensor 23, eines
Eingangssignales von einem Motorkühlmitteltemperatursensor,
eines Eingangssignales von einem O2-Sensor und dergleichen.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist der Alkoholkonzentrations
sensor 14 vom kapazitiven Typ derart ausgebildet, daß bei
Ansteigen der Alkoholkonzentration M die Dielektrizitäts
konstante des Kraftstoffes e ansteigt. Als Ergebnis der
Veränderung der Kapazität Cs ändern sich die Ausgangsspan
nungen der Schaltungen 17 und 18. Jedoch beeinflußt die Tem
peratur des Kraftstoffes die oben genannten Größen in der in
Fig. 13 gezeigten Art. Bei abnehmender Temperatur steigt die
Ausgangsspannung der Schaltung 18 an.
Demgemäß hat die Steuereinheit 20 eine Temperaturkompensa
tionsfunktion oder Temperaturkorrekturfunktion (welche durch
den Alkoholkonzentrationstemperaturkorrekturabschnitt 21
dargestellt ist). Temperaturkorrekturdaten werden in Tabel
lenform in einem Speicher (ROM) des Mikroprozessors abge
speichert, welcher selbstverständlich gleichfalls ein RAM,
eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle, eine CPU und dergleichen
umfaßt. Diese Daten, die in Fig. 5 als Temperaturkorrektur
tabelle 21A dargestellt sind, sind derart angeordnet, daß
die Korrektur auf einer Standardtemperatur (von beispiels
weise 20° Celsius) beruht. Der Alkoholkonzentrationssensor
14 ist auf ähnliche Weise bei der gleichen Temperatur kali
briert. Der Mikroprozessor ist derart angeordnet, daß eine
grundlegende Einspritzpulsbreite Tp auf der Grundlage des
Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 23 (Drehzahl) und
des Ausgangssignals des Luftflußmeßgerätes 5 (Motorlast) er
mittelt wird. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Alko
holkonzentrationssensors in Hinblick auf die Temperatur kor
rigiert und eine grundlegende Alkoholkonzentration ermit
telt. Unter Verwendung dieser Werte im Zusammenhang mit wei
teren Dateneingangswerten wird die tatsächliche Einspritz
pulsbreite Ti′ unter Verwendung der Gleichung (2) abgelei
tet. Der Wert Ti′ wird in einen Einspritzpulszug umgewandelt
und dem Kraftstoffeinspritzventil bzw. den Kraftstoffein
spritzventilen zugeführt. Jedoch hat die Anordnung des oben
beschriebenen Types einen Nachteil dahingehend, daß bei Ver
wendung eines LC-Typ-Oszillatorsignalgenerators Frequenzen
eingesetzt werden, die unterhalb von 1000 Hz liegen. Falls
der Kraftstoff Additive oder andere Verunreinigungen ent
hält, die eine Auswirkung auf die Dielektrizitätskonstante
des Kraftstoffes haben, wie dies zum Beispiel bei Metall
ionen der Fall ist, wird eine zitternde Signalfrequenz in
duziert, die die Meßgenauigkeit bei der Erfassung der Alko
holkonzentration destabilisiert.
Bei der Meßvorrichtung nach der DE 38 41 264 A1 erfolgt
gleichfalls die Messung der Alkoholkonzentration eines Alkohol-
Benzin-Kraftstoffgemisches mit einem Meßkondensator,
der in dem Kraftstoff eingetaucht ist, und einem Oszillator,
dessen Schwingungsfrequenz von der elektrostatischen Kapazität
des Meßkondensators abhängt. Bei dieser bekannten Meßvorrichtung
bedient man sich entweder eines niederfrequenten
LC-Schwingkreises oder einer "switched-capacitor"-Schaltung,
wobei im letztgenannten Fall kein Oszillator eingesetzt
wird.
Die DE 34 13 135 A1 offenbart eine Technik, bei der in einer
Flüssigkeit mit verschiedenen Molekülen, die unterschiedliche
Molekülkettenlängen haben, die Prozentage organischer
Moleküle mit kurzen Kettenlängen bezüglich derjenigen
mit relativ langen Ketten in der organischen Flüssigkeit
festzulegen sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen
den Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Messen der Alkoholkonzentration einer mit Alkohol
gemischten Flüssigkeit sowie ein Kraftstoffeinspritzsystem
für einen mit einem Benzin-Alkohol-Gemisch betreibbaren
Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
daß bei Verwendung einer kapazitiven Erfassungstechnik
unter störenden Einflüssen von Metallionen oder anderen
Typen von Additiven oder Verunreinigungen, welche die
Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffes beeinflussen, eine
erhöhte Meßgenauigkeit bzw. eine genauere Dosierung der
Kraftstoffeinspritzmenge erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Messen der
Alkoholkonzentration einer mit Alkohol gemischten
Flüssigkeit gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Kraftstoffeinspritzsystem
gemäß Patentanspruch 4 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Anordnung geschaffen, bei der die
Kondensatorelektroden, die zur Alkoholkonzentrationsmessung
bei einem Benzin-Alkohol-Gemisch verwendet werden, mit einem
Oszillator verbunden sind, der an diese eine Frequenz von
mehr als 10 MHz anlegt. Hierdurch werden Änderungen in Hin
blick auf die Elektrodenverluste gedämpft und eine stabile
und genaue Alkoholkonzentrationserfassung ermöglicht.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsge
maßen Alkoholkonzentrationssensorgerätes sowie des erfin
dungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystemes näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm einer Kapazitätsschaltung
der bei dem Gegenstand der Erfindung verwendeten
Art;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen
der Oszillatorfrequenz und dem Elektrodenverlust im
Falle eines Kraftstoffes mit 85% Alkohol;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen
der Schwingungsfrequenz und dem Elektrodenverlust
in einem Bereich zwischen -30° Celsius und +60°
Celsius, falls der Kraftstoff frei von Metallionen
ist;
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen
der Schwingungsfrequenz und dem Elektrodenverlust
in einem Bereich zwischen -30° Celsius und +60°
Celsius, falls der Kraftstoff Metallionen enthält;
Fig. 5 ein schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung
eines Alkoholkonzentrationssensors vom kapazitiven
Typ gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine graphische Darstellung von Testergebnissen,
die bei dem erfindungsgemäßen Sensor ermittelt wur
den;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Motorsystemes,
auf das ein Alkoholkonzentrationssensor vom kapa
zitiven Typ angewendet wird und das in dem ein
gangsseitigen Abschnitt der vorliegenden Anmeldung
diskutiert ist;
Fig. 8 ein schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung
des Alkoholkonzentrationssensors vom kapazitiven
Typ, der in dem Eingangsabschnitt der vorliegenden
Anmeldung diskutiert wird; und
Fig. 9 bis 13 graphische Darstellungen, die in den Eingangsab
schnitten der vorliegenden Anmeldung diskutiert
sind, welche verschiedene Beziehungen zwischen der
Alkoholkonzentration M, der Dielektrizitätskonstan
te e, der Kapazität Cs, Schaltungsausgangsspannun
gen und der Kraftstofftemperatur darstellen.
Bei Experimenten, die im Zusammenhang mit Messungen des oben
beschriebenen Schwingungsfrequenzzitterns oder Schwingungs
frequenzstreuens durchgeführt wurden, wurde ermittelt, daß
die Form der Kondensatorelektroden kein Problem darstellt
und daß, wie dies bei dem Schaltungsdiagramm gemäß Fig. 1
gezeigt ist, der Innenwiderstand R und Kapazität Cs als pa
rallel geschaltet angesehen werden können.
Als Ergebnis hiervon wurde die Beziehung zwischen dem Elek
trodenverlust D, der sich aus dem Innenwiderstand R und dem
Kapazitätswert Cs des Kondensators 15 ergibt, und der durch
den Oszillator erzeugten Schwingungsfrequenz f untersucht.
Hierbei wurde beobachtet, daß die größten Änderungen des
Elektrodenverlustes D und des Schwingungsfrequenzzitterns
oder -streuens im Niederfreqenzbereich auftreten.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die aufgrund dieser Experimente er
haltenen Ergebnisse.
Es sei angemerkt, daß der Elektrodenverlust des Kondensators
15 durch folgende Formel gegeben ist:
In dieser Gleichung bezeichnet R den Innenwiderstand der
Kondensatorelektroden.
In Fig. 4 bezeichnet die durchgezogene Linie die Charak
teristik des Elektrodenverlustes D in Abhängigkeit von der
Schwingungsfrequenz f, die bei einem Kraftstoff mit 85% Al
kohol (nachfolgend als M85 bezeichnet) bei 20° Celsius ohne
Metallionen erhalten wird, während die gestrichelte Linie
Charakteristiken widergibt, die mit M85 bei 20° Celsius mit
Metallionen erhalten werden. Aus Fig. 2 ist es offenkundig,
daß der Elektrodenverlust D bei Absinken der Frequenz f in
den Bereich unterhalb von 10 MHz eine starke Charakteristik
änderung herbeiführt. Bei Frequenzen von oberhalb 1 kHz
zeigt der Elektrodenverlust D sowohl für Kraftstoffe mit
Ionen als auch für ionenfreie Kraftstoffe besonders kleine
Änderungen. Wenn andererseits eine Frequenz von weniger als
100 kHz vorliegt, zeigen die beiden Linien die dargestellten
Änderungen. Als Ergebnis tritt bei einem vorbestimmten
Schwingungsfrequenzbereich f ein Zittern oder Hin- und Her
springen der Schwingungsfrequenz auf, so daß die Genauigkeit
oder Zuverlässigkeit, mit der die Alkoholkonzentrationsmes
sung durchgeführt wird, erheblich verschlechtert wird.
In Fig. 3 bezeichnet die durchgezogene Linie Ergebnisse, die
bei einem Kraftstoff mit -30° Celsius erhalten werden, wäh
rend die gestrichelte Linie Ergebnisse bei einem Kraftstoff
von 60° Celsius zeigen. Bei diesem Beispiel zeigt also auch
bei f < 10 MHz der Elektrodenverlust D für beide Kraftstoffe
einen nennenswerten Anstieg.
Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß man bei Fre
quenzen f < 100 kHz ein Schwingungsfrequenzstreuen oder ein
Schwingungsfrequenzzittern erwarten muß. Ferner erkennt man
aufgrund der obigen Ausführungen, daß in dem Frequenzbereich
oberhalb von 10 MHz immer noch eine Änderung des Elektroden
verlustes D auftritt, wenn auch die Änderungsrate vermindert
ist.
Fig. 4 zeigt die Situation, bei der Kraftstoffe, in denen
Metallionen enthalten sind, untersucht werden. Die durchge
zogene Linie zeigt die Ergebnisse, die mit einem Kraftstoff
von -30° Celsius erhalten werden, während die gestrichelte
Linie die Ergebnisse bei Messungen bei einem Kraftstoff von
60° Celsius zeigen. Man erkennt, daß diese Kurven größere
Fluktuationen als die Kurven von Fig. 3 zeigen, wodurch be
stätigt wird, daß unterhalb von 10 MHz ein großer Einfluß
auf den Elektrodenverlust D zu erwarten ist. Aus diesen Er
gebnissen erkennt man, daß bei Verwendung eines Oszillators
mit einer hohen Schwingungsfrequenz von beispielsweise mehr
als 10 MHz eine Dämpfung oder Verminderung des Schwingungs
frequenzstreuproblems bzw. des Schwingungsfrequenzzitterpro
blemes möglich ist, wodurch die Genauigkeit bei der Alkohol
konzentrationsmessung erhöht werden kann.
Wenn sich die Schwingungsfrequenz f dem 50 MHz-Bereich nä
hert und beispielsweise in einen Bereich zwischen 40 und
60 MHz eintritt, stabilisiert sich der Elektrodenverlust D, so
daß ein genaues Ausgangssignal erhalten werden kann. Wenn
die Temperatur des Kraftstoffes niedrig ist, wird die mole
kulare Resonanzfrequenz von Methanol abgesenkt, so daß sich
als Ergebnis hiervon die Resonanz bzw. die Resonanzvarianz
und der zugeordnete Elektrodenverlust D leicht erhöhen. Als
Ergebnis hiervon steigt im Hochfrequenzbereich der Elektro
denverlust D geringfügig an. Jedoch wird dieser Effekt durch
die Stabilität des Elektrodenverlustes D in dem 50 MHz-Be
reich (vergleiche Fig. 4) mehr als ausgeräumt.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Alkoholkonzentrationssensors. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Anordnung des Sensors 31 im wesentlichen die gleiche
wie diejenige des Sensors 14 gemäß Fig. 8. Ein tatsächliches
Beispiel desselben kann in der JP-A-1-1 96 557 gefunden wer
den. Die Sensoranordnung unterscheidet sich darin, daß eine
Frequenzteilerschaltung 33 zwischen dem Oszillator 32 und
dem Frequenz-Spannungs-Wandler 17 angeordnet ist, um das Er
zeugen eines "Klingelns" zu verhindern und um ähnliche Stör
signale in der Sensorschaltung zu verhindern.
Die Betriebsweise dieser Anordnung unterscheidet sich nicht
von derjenigen der Anordnung gemäß Fig. 8 nach dem Stand der
Technik.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Alkoholkonzentra
tionssensor 31 derart ausgebildet, daß der Oszillator 32 ein
Oszillationssignal mit einer Frequenz f von 10 MHz oder mehr
erzeugt. Da es möglich ist, ein Klingeln oder ähnliche Stör
geräusche zu dämpfen, kann eine genaue Alkoholkonzentra
tionserfassung durchgeführt werden. Da also eine genaue An
gabe der Natur des eingespritzten Kraftstoffes in der Glei
chung (2) durch die Erfindung ermöglicht wird, kann eine ge
naue Ableitung des Einspritzwertes Ti′ durchgeführt werden,
so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis über die genaue Ein
spritzsteuerung bei dem Sollwert gehalten werden kann.
Es wurden Überprüfungen durchgeführt, um die Langlebigkeit
der obigen Anordnung zu ermitteln. Wie man aus Fig. 6 er
kennt, wurde der Fehlerbetrag über eine beträchtliche Zeit
dauer ermittelt, welche hier auf die Entfernung in Meilen
bezogen ist, wobei der Fehlerbetrag hinnehmbar klein ist,
wodurch die Stabilität der erfindungsgemäßen Struktur demon
striert ist.
Bei dem realisierten Ausführungsbeispiel wird eine Tempera
turkompensation ausgeführt. Wenn jedoch die Frequenz f auf
eine geeignete Art eingestellt wird, kann diese Temperatur
korrektur entfallen. Falls es erforderlich ist, einen weiten
Bereich von Alkoholkonzentrationen beispielsweise von 0 bis
100% zu erfassen, ist durch Einstellung der Schwingungsfre
quenz f in dem Bereich zwischen 13 und 21 MHz möglich, eine
sehr genaue Alkoholkonzentrationsermittlung durchzuführen
und damit eine Genauigkeit zu gewährleisten, mit der die
Einspritzpulsbreite Ti′ ermittelt wird.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Messen der Alkoholkonzentration einer
mit Alkohol gemischten Flüssigkeit, mit
- a) einem elektrostatischen, kapazitiven Detektor (15), dessen Elektroden in die Flüssigkeit eingetaucht sind, zum Erfassen der Alkoholkonzentration,
- b) einem Oszillator (16), der bei einer Schwingungsfrequenz arbeitet, die von der elektrostatischen Kapazität des elektrostatischen kapazitiven Detektors (15) abhängt, und
- c) einem Frequenz-Spannungs-Wandler (17), der die Schwingungsfrequenz, bei der der Oszillator (16) arbeitet, in eine entsprechende Spannung wandelt,
wobei die Schwingungsfrequenz, bei der der Oszillator
(16) arbeitet, in einen Frequenzbereich von 10 MHz oder
höher fällt.
2. Vorrichtung zum Messen der Alkoholkonzentration einer mit
Alkohol gemischten Flüssigkeit nach Anspruch 1, mit:
einem Frequenz-Spannungs-Wandler (17); und
einer Frequenzteilerschaltung (33), die wirkungsmäßig zwischen der Schwingungsschaltung (32) und dem Fre quenz-Spannungs-Wandler (17) angeordnet ist.
einem Frequenz-Spannungs-Wandler (17); und
einer Frequenzteilerschaltung (33), die wirkungsmäßig zwischen der Schwingungsschaltung (32) und dem Fre quenz-Spannungs-Wandler (17) angeordnet ist.
3. Vorrichtung zum Messen der Alkoholkonzentration einer mit
Alkohol gemischten Flüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2,
mit einer invertierenden Verstärkerschaltung (18), die
wirkungsmäßig mit dem Frequenz-Spannungs-Wandler (17)
verbunden ist.
4. Kraftstoffeinspritzsystem für einen Motor mit innerer
Verbrennung, der mit einem Benzin-Alkohol-Gemisch be
treibbar ist, mit:
einer Sensoreinrichtung (5, 23) zum Bestimmen der Motordrehzahl und der Motorlast; und
einem Alkoholkonzentrationssensor (31) zum Erfassen der Alkoholmenge, die in dem einzuspritzenden Kraftstoff enthalten ist, welcher folgende Merkmale aufweist:
in einen Kraftstoff eingetauchte Elektroden, welche einen Kondensator (15) festlegen;
einen Oszillator (32), der wirkungsmäßig mit den Elektroden gekoppelt ist und angeordnet ist, um ein Signal mit einer Frequenz von 10 MHz oder mehr an diese anzulegen; und
einer Schaltungseinrichtung (20), die auf den Alkoholkonzentrationssensor (31) und die Sensoreinrichtung (5, 23) anspricht, um eine Einspritzpulsbreite zu ermitteln.
einer Sensoreinrichtung (5, 23) zum Bestimmen der Motordrehzahl und der Motorlast; und
einem Alkoholkonzentrationssensor (31) zum Erfassen der Alkoholmenge, die in dem einzuspritzenden Kraftstoff enthalten ist, welcher folgende Merkmale aufweist:
in einen Kraftstoff eingetauchte Elektroden, welche einen Kondensator (15) festlegen;
einen Oszillator (32), der wirkungsmäßig mit den Elektroden gekoppelt ist und angeordnet ist, um ein Signal mit einer Frequenz von 10 MHz oder mehr an diese anzulegen; und
einer Schaltungseinrichtung (20), die auf den Alkoholkonzentrationssensor (31) und die Sensoreinrichtung (5, 23) anspricht, um eine Einspritzpulsbreite zu ermitteln.
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