DE4326373C2 - Vorrichtung zum Erfassen des Alkoholgehalts einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Alkoholgehalt- Erfassungsvorrichtung zum Erfassen oder Messen eines Alkoholgehalts, wie z. B. Methanol einer mit Alkohol vermischten Flüssigkeit, beispielsweise Flüssigkraftstoff für eine Brennkraftmaschine eines Motorfahrzeugs oder dergleichen.

In den vergangenen Jahren wurde eine Mischung von Benzin mit Methanol in steigendem Maße benutzt als Kraftstoff für Brennkraftmaschinen (im weiteren der Einfachheit halber als Motoren bezeichnet) von Motorfahrzeugen u. a. in den USA und europäischen Ländern angesichts des Sparens von Rohölreserven und zum Reduzieren der Luftverschmutzung, welche dem Abgas der Motorfahrzeuge zugeschrieben werden kann.

Wenn solch ein Kraftstoff unter Zumischung von Methanol benutzt wird, wie er ist, in dem Motor, welcher entworfen ist, mit einem Benzinkraftstoff zu arbeiten, wird die Luft- Kraftstoff-Mischung mager, was es schwierig oder unmöglich macht, den Motor zu betreiben, da der Kraftstoff mit Zumischung von Methanol im Vergleich mit dem Benzinkraftstoff ein kleineres theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat. Unter diesen Umständen ist es allgemein üblich, den Methanolgehalt im Kraftstoff mit Zumischung von Methanol zu erfassen, um dadurch entsprechend das Luft-Kraftstoff- Verhältnis, den Zündzeitpunkt oder andere Steuergrößen zum Motorenbetrieb zu regeln.

In Zusammenhang mit der Erfassung des Methanolgehalts des Kraftstoffs ist deshalb ein Verfahren vorgeschlagen worden, welches basiert auf der Erfassung einer Dielektrizitätskonstanten des Kraftstoffs mit Zumischung von Methanol, und ein Verfahren basierend auf einer Erfassung eines Brechungsindex des Kraftstoffs.

Aus DE 39 22 851 A1 ist ein Verfahren zur Feststellung des Alkoholgehalts und/oder des Heizwerts von Kraftstoffen bekannt, bei dem die Dielektrizitätszahl eines in einer Zelle enthaltenen Gemisches als Kenngröße des Alkoholgehaltes verwendet wird. Es ist vorgesehen, daß die Messung in einer schwingungsfähigen Schaltung erfolgt und die Meßfrequenz derart eingestellt bzw. angepaßt wird, daß der Einfluß von Größen auf das Meßergebnis, welche die Kapazitätsmessung beeinträchtigen, verringert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in dieser Offenlegungsschrift wird dabei die Meßfrequenz in wenigstens zwei Stufen derart umgeschaltet, daß sie in einem für den Einfluß die Kapazitätsmessung störender Größen unempfindlichen Bereich gehalten wird.

Der Anmelder hat ebenfalls bereits eine Vorrichtung zum Erfassen des Methanolgehalts auf der Basis der Erfassung der Dielektrizitätskonstanten des Kraftstoffs vorgeschlagen (siehe japanische Patentanmeldung Nr. 22488/1991). Zum besseren Verständnis der Hintergrundtechniken der vorliegenden Erfindung wird diese Vorrichtung mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben werden.

Mit Bezug auf die Figur enthält die Methanolgehalt- Erfassungsvorrichtung eine Senscreinheit im allgemeinen mit A bezeichnet, welche eine zylindrische Isolationsröhre 1 gebildet aus einem Isolationsmaterial, wie z. B. Keramik, ein ölwiderstandsfähiges Plastikmaterial mit einem inneren Hohlraum oder einem Raum, in den eine Kraftstoffpassage definiert ist, wie im weiteren erklärt, umfaßt. Angeordnet innerhalb des Innenraums 2 ist eine zylindrische Elektrode 3 mit einer zylindrischen Außenoberfläche, welche sich im wesentlichen parallel zu einer inneren zylindrischen Wandoberfläche der Isolationsröhre 1 erstreckt und koaxial zur letzteren angeordnet ist. Eine Spule mit einer Einzelschichtwicklung 4 ist vorgesehen gewunden um die äußere Oberfläche der Isolationsfläche 1 gegenüberliegend der Elektrode 3. Eine Kraftstoffpassage 2 ist definiert zwischen der äußeren peripherischen Oberfläche der Elektrode 3 und der inneren Peripherie der Spule 4, wobei die Wand der Isolationsröhre 1 dazwischen liegt.

Die Elektrode 3 ist angebracht an einem Flansch 5, welcher wiederum flüssigkeitsdicht an die Isolationsröhre 1 mit einer dazwischengesetzten Kraftstoffdichtung 7 gekoppelt ist, wodurch sozusagen ein Kraftstoffbehälter im ganzen realisiert ist. Im Fall des illustrierten Beispiels ist der Flansch 7 einheitlich mit der Elektrode ausgebildet. Nippel 6 sind vorgesehen zum Einführen des Kraftstoffs in den Kraftstoffbehälter der Sensoreinheit A.

Eine Erfassungsschaltung zum Verarbeiten des durch die Sensoreinheit A erzeugten Ausgangssignals ist im allgemeinen durch ein Referenzsymbol B bezeichnet. Die Einzelschichtwicklungs-Spule 4 hat einen Zuführungsdraht 4a verbunden mit einem Ende eines Widerstands 10, welcher einen Teil der Erfassungsschaltung B darstellt, wobei der andere Zuführungsdraht 4b geerdet ist.

Signale, die auftreten an den Enden des Widerstandes 10, werden einem Phasenkomperator 11 zugeführt, um miteinander verglichen zu werden. Das Ausgangssignal des Phasenkomperators 11 wird zugeführt an einem Vergleichsintegrator 13, und zwar über einen Tiefpaßfilter 12. Der Integrator 13 wird zusätzlich versorgt mit einer Bezugsspannung V_ref entsprechend einer Phasendifferenz von 0°. Eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Filters 12 und der Referenzspannung V_ref wird durch den Vergleichsintegrator 13 integriert, dessen Ausgabe einem spannungsgesteuerten Oszillator 14 als Steuersignal zugeführt wird. Ein Oszillationssignal S_VCO einer hohen Frequenz ausgegeben von dem spannungsgesteuerten Oszillator 14 wird zugeführt an einen Frequenzteiler 16.

Als nächstes wird der Betrieb dieser Methanolgehalt- Erfassungsvorrichtung beschrieben werden.

Fig. 7 zeigt eine Äquivalenzschaltung der Sensoreinheit A in der Figur repräsentiert L eine Induktivität der Einzelschichtwicklungs-Spule 4, C_f eine Kapazität, welche zwischen der Spule 4 und der Elektrode 3 wirksam ist. Diese Kapazität C_f wird variieren in Abhängigkeit von einer Elektrizitätskonstanten e eines Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffpassage 2 fließt. Weiterhin repräsentiert C_f eine Kapazität vorgesehen durch das die Röhre 1 bildende Isolationsmaterial, welches dazu dient, die Einzelschichtwicklungs-Spule 4 vor dem Kraftstoff zu schützen, und C_p repräsentiert im allgemeinen eine Streukapazität parasitisch zum Zuführungsdraht 4a, eine Eingangskapazität des Phasenkomparators 11 usw., welche unempfänglich für den Einfluß der die Elektrizitätskonstanten epsilon des Kraftstoffs sind.

Wenn die Frequenz eines an den Zuführungsdraht 4a der Sensoreinheit A angelegten Spannungssignals variiert wird, zeigt die Sensoreinheit A eine LC-Parallelresonanz- Charakteristik, wobei eine Parallelresonanzfrequenz f näherungsweise durch folgenden Ausdruck angegeben werden kann:

f = 1 / [2 pi {L(C_p + 1 / (1/C_s + 1/C_f))}] = k / (a + b x epsilon) (1)

wobei k, a und b Konstanten darstellen, welche bestimmt sind durch strukturelle und geometrische Faktoren der Sensoreinheit A wie zum Beispiel den Durchmesser und die Dicke der Isolationsröhre 1, die die Elektrizitätskonstante des Isolationsmaterials der Röhre 1, die Distanz zwischen der Elektrode 3 und der Einzelschichtwicklungs-Spule 4, die Selbstinduktivität davon usw.

Wie aus Gleichung (1) ersichtlich, hängt diese Resonanzfrequenz f von der die Elektrizitätskonstanten epsilon des Kraftstoffs ab. Demzufolge wird die Resonanzfrequenz niedriger, wenn die die Elektrizitätskonstante epsilon des Kraftstoffs ansteigt. In der experimentellen Messung des Methanolgehalts einer Kraftstoffmischung von Methanol und Benzin, welche von den Erfindern durchgeführt wurde, zeigte die Resonanzfrequenz f eine in Fig. 8 illustrierte Änderung als Funktion des Methanolgehalts. Somit ist es durch Erfassen eines Signals entsprechend der Resonanzfrequenz f möglich, die die Elektrizitätskonstante epsilon des Kraftstoffs zu erfassen, und somit den Methanolgehalt des Kraftstoffs mit Zumischung von Methanol.

Die Erfassungsschaltung B ist so konfiguriert, daß sie die oben erwähnte Resonanzfrequenz f erfaßt. Insbesondere werden, wenn das Oszillationssignal S_VCO angelegt wird an das andere Ende des Widerstands 10 vom spannungsgesteuerten Oszillator 14 durch den Verstärker 15, und zwar im Zustand, in dem ein Kraftstoff mit Zumischung von Methanol durch die Kraftstoffpassage 2 fließt, Hochfrequenz-Spannungssignale jeweils an beiden Enden des Widerstands 10 erhalten (1 von der Spule 4 und das andere von der Reihenschaltung des Widerstands 10 und der Einzelschichtwicklungs-Spule 4). Diese zwei Hochfrequenz-Spannungssignale werden zugeführt an den Phasenkomparator 11 zum Phasenvergleich.

In diesem Fall, wenn die Frequenz des von dem spannungsgesteuerten Oszillator 14 ausgegebenen Oszillationssignals S_VCO gleich der oben erwähnten Resonanzfrequenz f ist ist der Strom in Phase mit der Spannung, was darin resultiert, daß die Differenz in der Phase zwischen den zwei Hochfrequenz-Spannungssignalen, die jeweils an beiden Enden des Widerstands 10 auftreten, 0 wird. Demzufolge wird ein Signal entsprechend der Phasendifferenz 0 von dem Phasenkomparator 11 und somit vom Vergleichsintegrator 13 ausgegeben, wodurch die Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 14, wie sie ist, konstant gehalten wird.

Im Gegensatz dazu wird, wenn die Frequenz des von dem spannungsgesteuerten Oszillator 14 ausgegebenen Oszillationssignals S_VCO abweicht von der Resonanzfrequenz f der Sensoreinheit A, der Strom außer Phase mit der Spannung sein, woraus resultierend die Differenzen in der Phase zwischen den zwei Hochfrequenz-Spannungssignalen, welche an beiden Enden des Widerstandes 10 auftreten, einen Wert ungleich 0 annehmen. Daher wird ein Signal entsprechend der Phasendifferenz ausgegeben von dem Phasenkomparator 11 und daher von dem Vergleichsintegrator 13, wodurch der spannungsgesteuerte Oszillator 14 so gesteuert wird, daß die Oszillationsfrequenz davon gleich der Resonanzfrequenz f wird und daß die Phasendifferenz zwischen den zwei Hochfrequenz- Spannungssignalen, wie oben erwähnt, 0 Grad wird.

Auf diese Art und Weise wird der spannungsgesteuerte Oszillator 14 so gesteuert, daß die Oszillationsfrequenz konstanterweise gleich der Resonanzfrequenz f bleibt, wodurch ein Ausgangssignal S_out einer Frequenz in Eins-zu-Eins Übereinstimmung mit der Resonanzfrequenz f erhalten wird von dem Frequenzteiler 16.

Die bisher bekannte Methanol-Erfassungsvorrichtung der oben beschriebenen Struktur leidet jedoch insofern unter einem Problem, als daß, da die Dicke der Isolationsröhre 1 sowie der Abstand zwischen der Isolationsröhre 1 und der Elektrode 3 und somit die parasitische Kapazität unvermeidlich empfänglich sind für eine Varianz von einer Vorrichtung zur anderen, eine entsprechende Änderung in der Resonanzfrequenz f und daher in der Frequenz f_out des Ausgangssignals S_out abhängig von den benutzten Vorrichtungen sogar für einen gleichen Methanolgehalt (siehe Fig. 8) auftritt, wodurch eine Schwierigkeit vorhanden ist beim genauen Erfassen des Methanolgehalts des Kraftstoffs mit Zumischung von Methanol, und zwar ohne merklichen Einfluß der vorrichtungsabhängigen Varianz.

Angesichts des Standes der Technik, ist es Aufgabe der liegenden Erfindung, eine Alkoholgehalt- Erfassungsvorrichtung zu schaffen, welche im wesentlichen immun gegenüber den Nachteilen der bisher bekannten Vorrichtung ist und welche in der Lage ist, einen Alkoholgehalt einer Flüssigkeit mit Zumischung von Alkohol mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit ohne Berücksichtigung der Variationen in der Resonanzfrequenz zu erfassen.

Angesichts der obigen und anderen Aufgaben, welche mit fortschreitender Beschreibung klarer erscheinen schafft die Erfindung nach Anspruch 1 eine Vorrichtung zum Erfassen eines Alkoholgehalts einer Flüssigkeit mit einer Erfassungseinrichtung für eine Dielektrizitätskonstante einschließlich einer Resonanzschaltung, deren Resonanzfrequenz sich in Übereinstimmung mit einer Dielektrizitätskonstanten einer Alkoholenthaltenden Flüssigkeit ändert, eine Resonanzfrequenz-Erfassungseinrichtung zum Ausgeben eines Frequenzsignals mit einer gleichen Frequenz wie der Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung der Erfassungseinrichtung für eine Dielektrizitätskonstante, einer Frequenzteiler-Einrichtung zum Teil der Ausgabefrequenz der Resonanzfrequenz-Erfassungseinrichtung und einer Frequenzteilungsverhältnis-Einstellungseinrichtung zum Einstellen eines Frequenzteilungsverhältnisses der Frequenzteiler-Einrichtung.

Mit der obigen Anordnung der Alkoholgehalt- Erfassungsvorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, die Ausgabefrequenz des Frequenzteilers so einzustellen, daß sie eine 1-zu-1 Übereinstimmung zur Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit ohne Rücksicht auf eine vorrichtungsabhängige Varianz in der Varianzfrequenz der Resonanzschaltung, welche die Erfassungseinrichtung für die Dielektrizitätskonstante darstellt, aufweist, und zwar mittels der Fähigkeit des Einstellens des Frequenzteilungsverhältnisses des Frequenzteilers durch die Frequenzteilungsverhältnis- Einstellungseinrichtung. Somit ist es mit der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung möglich, mit hoher Genauigkeit den Alkoholgehalt einer Flüssigkeit, wie z. B. einen Methanolgehalt eines Kraftstoffes mit Zumischung von Methanol, zu erfassen.

Dies und andere Vorteile und Errungenschaften der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten klar erscheinen beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit der Zeichnung.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Diagramm zum Zeigen einer Alkoholgehalt- Erfassungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zum Zeigen einer exemplarischen Schaltungskonfiguration eines Frequenzteilers und einer Frequenzteilungsverhältnis- Einstellungseinrichtung;

Fig. 3 ein Signalwellenformdiagramm zum Illustrieren eines Betriebs der in Fig. 2 gezeigten Schaltung;

Fig. 4 eine Ansicht zum graphischen Zeigen einer Ausgabecharakteristik der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 5 eine Ansicht zum graphischen Illustrieren eines Erfassungsfehlers in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung im Vergleich mit dem einer bisher bekannten Vorrichtung;

Fig. 6 ein Diagramm zum Zeigen einer Struktur einer bisher bekannten Vorrichtung zum Erfassen eines Methanolgehalts eines Kraftstoffs mit Methanolzumischung für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 7 eine Äquivalentschaltung einer Sensoreinheit A der in Fig. 1 und 6 gezeigten Vorrichtung; und

Fig. 8 eine Ansicht zum graphischen Zeigen einer Ausgabecharakteristik der bisher bekannten Vorrichtung.

Jetzt wird die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben werden in Verbindung mit bevorzugten oder exemplarischen Ausführungsformen davon, und zwar mit Bezug auf die Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine Struktur einer Alkoholgehalt- Erfassungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung, welche angepaßt ist, den Methanolgehalt eines Kraftstoffs mit Methanolzumischung zu erfassen. In der Figur sind Komponenten, welche entsprechend oder äquivalent sind zu denen, die vorher beschrieben worden sind mit Bezug auf Fig. 6, bezeichnet mit gleichen Bezugszeichen oder -symbolen, und eine wiederholte Beschreibung davon wird unterlassen.

Die Methanol-Erfassungsvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich insofern von der in Fig. 6 gezeigten, als daß eine Frequenzteilungsverhältnis- Einstellungsschaltung 17 vorgesehen ist in Verbindung mit dem Frequenzteiler 16 der Erfassungsschaltungseinheit B1 zum Ermöglichen, daß das Frequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers 16 variabel und somit einstellbar ist.

Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm zum Zeigen von exemplarischen Schaltungskonfigurationen des Frequenzteilers 16 und der Frequenzteilungsverhältnisses-Einstellungsschaltung 17. Wie aus der Figur ersichtlich, besteht der Frequenzteiler 16 aus einem Binärzähler 16a und einem Flip-Flop 16b. Andererseits besteht die Frequenzteilungsverhältnis- Einstellungsschaltung 17 aus einem digitalen Komparator 17a und einem digitalen Komparator 17b.

Der Binärzahler 16a, welcher einen Teil des Frequenzteilers 16 darstellt, hat einen Zeittaktanschluß CK, an den das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 14 ausgegebene Oszillationssignal S_VCO angelegt wird. Der Binärzähler 16a ist darauf ausgelegt, ansprechend auf eine ansteigende Flanke (Anstiegsflanke) oder eine abfallende Flanke (Abfallflanke) des Oszillationssignals S_VCO inkrementiert zu werden. Eine Zählausgabe P dieses Zählers 16a wird angelegt an einen Eingangsanschluß des digitalen Komparators 17a, welcher einen Teil der Frequenzteilungsverhältnis Einstellschaltung 17 darstellt. Der andere Eingangsanschluß des Komparators 17a wird versorgt mit einem digitalen Signal darstellend einen Digitalwert Q, welcher an dem Digitalschalter 17b eingestellt wird.

Der Komparator 17a vergleicht die digitalen Eingabewerte P und Q um dadurch ein Gleichheitssignal S_eq, beispielsweise von hohem "H" Pegel auszugeben, wenn eine Koinzidenz zwischen den beiden Eingaben gefunden wird. Das Gleichheitssignal S_eq, das von dem Komparator ausgegeben wird, wird angelegt an einen Löschanschluß CLR des Zählers 16a und gleichzeitig an den Zeittaktanschluß CK des Flip-Flop 16b. Die Ausgabe des Flip- Flop 16b wird jedesmal dann, wenn das Gleichheitssignal S_eq angelegt wird an den Zeittaktanschluß CK, invertiert. Das Ausgangssignal des Flip-Flop 16b wird als das Ausgangssignal S_out des Frequenzteilers 16 geliefert.

Beim oben beschriebenen Aufbau wird der Zähler 16a inkrementiert durch das Oszillationssignal S_VCO. Jedesmal dann, wenn die Zählausgabe P des Zählers 16a gleich dem am Digitalschalter 17b eingestellten digitalen Signal Q wird, wird der Zähler 16a zurückgesetzt, wobei die Ausgabe des Flip- Flop 16b invertiert ist. Somit hat das Ausgangssignals S_out des Frequenzteilers 16 eine Frequenz gleich einem Quotienten herrührend von der Teilung der von dem spannungsgesteuerten Oszillator 14 ausgegebenen Oszillationsfrequenz S_VCO durch zwei Q (wobei Q dem am Digitalschalter 17b eingestellten Wert repräsentiert). Somit kann das Frequenzteilungsverhältnis R des Frequenzteilers 16, welches gegeben ist durch R = 1/ (2 x Q), eingestellt werden mittels des Digitalschalters 17b, welcher einen Teil der Frequenzteilungsverhältnis Einstellschaltung 17 darstellt.

Mit Bezug auf Fig. 3 sind die Wellenformen des Oszillationssignals S_VCO des spannungsgesteuerten Oszillators 14, das Gleichheitssignal S_eq ausgegeben von dem Komparator 17b und das Ausgangssignal S_out des Frequenzteilers 16 bei A, B, und C jeweils illustriert.

Jetzt wird sich die Beschreibung richten auf die Einstellung des Frequenzteilungsverhältnisses des Frequenzteilers 16, und zwar ebenfalls mit Bezug auf Fig. 1. Die Kraftstoffpassage zwei der Sensoreinheit A ist gefüllt mit einem vorbestimmten Kraftstoff, welcher eine spezifische Dielektrizitätskonstante in einem Bereich von beispielsweise von 10 bis 25 hat, oder mit einer Testflüssigkeit, wie z. B. Isopropylalkohol. In diesem Zustand wird das Frequenzteilungsverhältnis R des Frequenzteilers 16 eingestellt mit Hilfe der Frequenzteilungsverhältnis-Eintellungseinrichtung 17, so daß die Frequenz f_out des Ausgangssignal S_out des Frequenzteilers 16 eine Referenzfrequenz f_ref annimmt, welche der vorbestimmten Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffs oder der oben erwähnten Testflüssigkeit entspricht. Diese Einstellung kann bewirkt werden durch variieren des großen digitalen Werts Q eingestellt am Digitalschalter 17b der Frequenzteilungs­ einstellungsschaltung 17.

An diesem Punkt sei durch f° die Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 14 in dem Zustand dargestellt, in dem die Kraftstoffpassage 2 der Sensoreinheit A gefüllt ist mit dem vorbestimmten Kraftstoff oder der oben erwähnten Testflüssigkeit. Dann kann das Frequenzteilungsverhältnis R des Frequenzteilers 16 durch den folgenden Ausdruck erhalten werden:

R = INT (f_o/f_ref + 0,5) (2)

Bei dem obigen Ausdruck wird mit der Addition von 0,5 versucht, die Rundung des Quotienten resultierend aus einer Division von f_o durch f_ref zu berücksichtigen, so daß das erhaltene Frequenzteilungsverhältnis gegeben werden kann in Einheiten einer natürlichen Zahl.

Somit ist unter der Annahme, daß beispielweise die Referenzfrequenz f_ref 4 kHz ist, und daß das Basisfrequenzteilungsverhältnis des Frequenzteilers 16 1/2000 ist, die Feinheit der realisierten Einstellung von der Größenordnung 2 Hz (= 4000/2000), was bedeutet, daß eine ausreichend große Genauigkeit gewährleistet werden kann für die Erfassung oder Messung des Methanol- oder Alkoholgehalts.

Durch Einstellung des Frequenzteilungsverhältnisses des Frequenzteilers 16 in der oben beschriebenen Art und Weise wird die in Fig. 8 gezeigte Charakteristik auf die in Fig. 4 gezeigte modifiziert. Insbesondere wird die in Fig. 4 gezeigte Charakteristik erhalten durch Einstellen des Frequenzteilungsverhältnisses gemäß der technischen Lehre der Erfindung, und zwar in dem Fall, in dem eine Testflüssigkeit mit Methanol mit einem Gehalt von 60% benutzt wird als Referenzflüssigkeit.

Fig. 5 zeigt Fehler bei der Erfassung des Methanolgehalts, wobei die Charakteristik in Fig. 4 vergleichshalber gezeigt ist mit der der Alkoholgehaltserfassung basierend auf der in Fig. 8 illustrierten Charakteristik. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann die Genauigkeit der Erfassung des Methanolgehalts bemerkenswert verbessert werden durch die Einstellbarkeit des Frequenzteilungsverhältnisses des Frequenzteilers 16.

Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erscheinen klar aus der detaillierten Beschreibung, und es ist beabsichtigt, durch die angehängten Patentansprüche alle solchen Merkmale und Vorteile des Systems abzudecken, welche in den wahren Gehalt der Erfindung fallen. Da weiterhin zahlreiche Modifikationen und Änderungen den Fachleuten klar erscheinen werden, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die genaue Konstruktion und Operation zu beschränken, welche illustriert und beschrieben wurde.

Beispielshalber wird im Fall der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung angenommen, daß die Einzelschichtwicklungs-Spule 4 und die Elektrode 3 der Sensoreinheit A sich koaxial zueinander erstrecken. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß solche koaxiale Relationen nicht notwendigerweise erforderlich ist, sondern es ausreicht, daß eine elektrostatische Kapazität aufgrund eines Kraftstoffes vorliegt zwischen der inneren Oberfläche der Einzelschichtwicklungs-Spule 4 und der Elektrode.

Obwohl weiterhin die Erfindung beschrieben wurde im Zusammenhang mit einer Erfassung des Methanolgehalts eines Kraftstoffs mit Methanolzumischung, versteht sich, daß die Erfindung niemals beschränkt ist auf die Erfassung des Methanolgehalts, sondern ihre Anwendung finden kann auf eine Erfassung des Alkoholgehalts in einer Vielzahl von Flüssigkeiten im allgemeineren Sinn.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Erfassen eines Alkoholgehalts einer Flüssigkeit mit:
einer Erfassungseinrichtung für eine Dielektrizitätskonstante einschließlich einer Resonanz­ schaltung, deren Resonanzfrequenz sich ändert in Übereinstimmung mit einer Dielektrizitätskonstanten einer Alkohol enthaltenden Flüssigkeit;
einer Resonanzfrequenz-Erfassungseinrichtung zum Ausgeben eines Frequenzsignals mit einer gleichen Frequenz wie der Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung der Erfassungsein­ richtung für eine Dielektrizitätskonstante;
einer Frequenzteilereinrichtung zum Teilen der Ausgangs­ frequenz der Resonanzfrequenz-Erfassungseinrichtung, um dadurch ein Signal auszugeben, welches die Dielektrizitäts­ konstante anzeigt, worauf basierend der Alkoholgehalt bestimmt werden kann; und
einer Frequenzteilungsverhältnis -Einstellungseinrichtung zum Einstellen eines Frequenzteilungsverhältnisses der Frequenzteilereinrichtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung für eine Dielektrizitätskonstante beinhaltet:
eine zylindrische Röhre gebildet aus einem Isolationsmaterial;
eine Spule mit einer Einzelschichtwicklung gewunden um eine äußere zylindrische Oberfläche der Röhre;
eine Elektrode angeordnet innerhalb der Röhre und sich im wesentlichen entlang der Längsachse der Röhre erstreckend; und
eine Flüssigkeitsströmungskammer definiert innerhalb der Röhre zwischen der Elektrode und einer inneren zylindrischen Oberfläche der Röhre;
wobei ein Ende der Spule verbunden ist mit einem Eingang der Resonanzfrequenz-Erfassungseinrichtung und das andere Ende der Spule und die Elektrode mit Massepotential verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz-Erfassungseinrichtung beinhaltet:
einen Widerstand mit einem Ende verbunden mit dem einen Ende der Spule und dem anderen Ende verbunden mit einem Ausgang eines spannungsgesteuerten Oszillators;
einen Phasenkomparator zum Durchführen eines Phasenvergleichs zwischen Signalen auftretend an beiden Enden des Widerstands; und
einen Integrator zum Integrieren der Ausgabe des Phasen­ komparators;
wobei die Ausgabe des Integrators angelegt wird an einen Steuereingangsanschluß des spannungsgesteuerten Oszillators, so daß die Ausgangsfrequenz gleich wird einer Resonanzfrequenz angelegt an das eine Ende des Widerstands und wobei die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators geteilt wird durch den Frequenzteiler, um ausgegeben zu werden als das Signal zum Anzeigen der Dielektrizitätskonstante und daher des Alkoholgehalts der Flüssigkeit.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler beinhaltet:
einen Binärzähler mit einem Eingangsanschluß versorgt mit einem Oszillationssignal ausgegeben von dem spannungsgesteuerten Oszillator, wobei der Zähler inkrementiert wird ansprechend auf jede Eingabe des Oszillationssignals; und
einen Flip-Flop mit einem Eingangsanschluß verbunden mit einem Ausgangsanschluß des Zählers,
wobei die Frequenzteilungsverhältnis-Einstellungsein­ richtung beinhaltet:
einen Digitalschalter, an dem ein Digitalwert darstellend ein Frequenzteilungsverhältnis einstellbar gesetzt ist;
einen digitalen Komparator zum Vergleichen des Inhalts des Zählers und des digitalen Werts, gesetzt ist an dem Digitalschalter, um dabei ein Koinzidenzsignal auszugeben jedesmal dann, wenn eine Koinzidenz gefunden ist zwischen dem Inhalt des Zählers und dem digitalen Wert;
wobei der Zustand des Flip-Flops invertiert wird ansprechend auf das Koinzidenzsignal, wobei das Ausgangs­ signal des Flip-Flops als die Ausgabe des Frequenzteilers geliefert wird.