DE69128306T2

DE69128306T2 - Vorrichtung zur Detektion eines Flüssigkeitsgehalts

Info

Publication number: DE69128306T2
Application number: DE69128306T
Authority: DE
Inventors: Kenji Ogawa; Hiroyoshi Suzuki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2011-07-04
Also published as: EP0464793A3; DE69128306D1; US5157452A; EP0464793A2; EP0464793B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsgehalts- Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Gehalts einer in einer Flüssigkeitsmischung enthaltenen Flüssigkeitskomponente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung ist aus der JP-62-81464 bekannt, wie nachstehend mit näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf Fig. 14 erläutert wird. Eine derartige Vorrichtung kann einen gemischten Kraftstoff in einer kontaktlosen Weise erfassen.
Die EP 0 184 911 A2 offenbart einen automatischen Brechungsmesser, bei dem der Brechungsindex einer Probensubstanz unter Verwendung einer optischen Einrichtung erfaßt wird, die photoelektrische Elemente umfaßt, die von Licht bestrahlt werden, das die zu messende Substanz durchquert hat. Wenn die Probensubstanz in einen betriebsmäßigen Zusammenhang mit der optischen Einrichtung angeordnet wird, dann wird die Temperatur der Probensubstanz gemessen und mit einer Referenztemperatur verglichen, so daß auf den berechneten Brechungsindex eine Temperaturkorrektur angewendet werden kann.
In den vergangenen Jahren ist ein Kraftstoff, der ein mit Alkohol gemischtes Benzin umfaßt, zur Verwendung in Kraftfahrzeugen in vielen Ländern einschließlich der Vereinigten Staaten von Amerika, europäischen Ländern etc. zum Zweck einer Verringerung des Petroleums populär geworden.
Wenn jedoch ein derartiger mit Alkohol gemischter Kraftstoff für Maschinen verwendet wird, die für einen Benzinkraftstoff geeignet sind, der eine Luft-Kraftstoff-Mischung mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis für eine geeignete Verbrennung davon bildet, wird das Luft/Kraftstoff- Verhältnis eines Gemischs, das aus dem mit Alkohol gemischtem Kraftstoff gebildet wird, magerer als dasjenige mit dem Benzin-Kraftstoff aufgrund der Tatsache, daß das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einem Kraftstoff, der Alkohol enthält, viel geringer ist als mit einem Benzin-Kraftstoff, der keinen Alkohol enthält. Deshalb wird der Gehalt des Alkohols in einem mit Alkohol gemischten Kraftstoff erfaßt, so daß Maschinensteuerparameter in Abhängigkeit von dem so erfaßten Alkoholgehalt gesteuert werden, um in geeigneter Weise das Luft/Kraftstoff- Verhältnis, den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt, den Zündzeitpunkt etc. einzustellen, um so eine gute Verbrennung davon bereitzustellen.
Beispiele von herkömmlichen Flüssigkeitsgehalts- Erfassungsvorrichtungen zum Erfassen des Gehalts von Alkohol in einem gemischten Kraftstoff auf Grundlage des Brechungsindex davon sind in der japanischen offengelegten Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 62-81064, der japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr. 1-262442 und 1-263536 etc. offenbart. Bei diesen Beispielen sind jedoch die Temperaturabhängigkeiten der Brechungsindices von Benzin und Alkohol zueinander unterschiedlich, wie in Fig. 13 gezeigt. Um den Alkoholgehalt in einem mit Alkohol gemischten Kraftstoff genau zu erfassen, ist es deshalb erforderlich, die Temperatur des Kraftstoffs zu erfassen und den Brechungsindex aufgrund der so erfaßten Kraftstofftemperatur zu modifizieren. Somit wird der Brechungsindex und die Temperatur des Kraftstoffs erfaßt und einer Maschinensteuereinheit (ECU) in der Form eines Mikrocomputers eingegeben.
Wie voranstehend erwähnt, zeigt Fig. 14 die allgemeine Anordnung einer Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung, die in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 62-81064 offenbart ist. Hierbei sei angenommen, daß der zu erfassende Kraftstoff ein mit Alkohol gemischter Kraftstoff ist, der eine erste Flüssigkeit in der Form von Alkohol und eine zweite Flüssigkeit in der Form eines Benzins aufweist. In Fig. 14 umfaßt die herkömmliche Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung einen Brechungsindexsensor, der allgemein mit der Bezugszahl 101 bezeichnet ist, zum Erfassen des Brechungsindex eines Flüssigkeitskraftstoffs in einer kontaktlosen Weise, einen Brechungsindex-Rechner 102 zum Berechnen des Brechungsindex des Kraftstoffs auf Grundlage des Ausgangssignals des Sensors 101, einen Temperatursensor 103 zum Erfassen der Kraftstofftemperatur in dem Brechungsindexsensor 101 und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals und eine Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 104 zum Berechnen des Gehalts von Alkohol, der in dem Kraftstoff enthalten ist.
Wie ausführlich in Fig. 14 gezeigt, umfaßt der Brechungsindexsensor 101 ein Gehäuse 115, wobei an gegenüberliegenden Seiten davon ein Lichtsender 111 und ein Lichtempfänger 113 in einer gegenüberliegenden Weise angeordnet sind, und zwar in einer aufeinander zu gerichteten Beziehung, so daß das von dem Lichtsender 111 ausgesendete Licht L durch eine zylindrische Lichtführung 112 in Richtung auf den Lichtempfänger 113 tritt.
Das Gehäuse 115 weist einen hohlen Innenraum 116 in der Form eines Kraftstoffkanals, eine Einlaßöffnung 118 zum Einführen eines flüssigen Kraftstoffs in den Kraftstoffkanal 116 und eine Auslaßöffnung 119 zum Abgeben des Kraftstoffs von dem Kraftstoffkanal 116 nach außen auf. Somit kommt ein Kraftstoff in das Gehäuse 115 von der Einlaßöffnung 118, fließt um die zylindrische Lichtführung 112 in dem Flußkanal 116 herum und tritt von dem Gehäuse 115 von der Auslaßöffnung 119 aus.
Die äußere Umfangsoberfläche der zylindrischen Lichtführung 112 ist an ihren gegenüberliegenden Enden von den gegenüberliegenden Endwänden des Gehäuses 115 durch ein Paar von ringförmigen Abdichtungen 114 abgedichtet, die dazu dienen, ein Kraftstoffleck von dem Inneren des Gehäuses 115 in Richtung nach außen durch den äußeren Umfang der Lichtführung 112 und die gegenüberliegenden Endwände des Gehäuses 115 zu verhindern.
Der Brechungsindex-Rechner 102 ist mit dem Lichtsender 111 und dem Lichtempfänger 113 zum Berechnen des Brechungsindex des Kraftstoffs in dem Kraftstoffkanal 116 in dem Gehäuse 115 auf Grundlage des Ausgangssignals von dem Lichtempfänger 113 und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals an der Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 104 verbunden. Insbesondere berechnet der Brechungsindex-Rechner 102 den Brechungsindex des Kraftstoffs auf Grundlage einer Änderung oder Differenz zwischen dem Lichtbetrag, der von dem Lichtsender 111 ausgesendet wird, und demjenigen, der von dem Lichtempfänger 113 empfangen wird.
Der Temperatursensor 103 in der Form eines Thermistors ist auf dem Gehäuse 115 angebracht, um die Temperatur des Kraftstoffs in dem Kraftstoffkanal 116 in dem Gehäuse 115 zu erfassen und um ein entsprechendes Ausgangssignal an der Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 104 zu erzeugen.
Auf Grundlage des Ausgangssignals des Brechungsindex-Rechners 102 und des Ausgangssignals des Temperatursensors 103 berechnet die Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 104 den Gehalt eines in dem Kraftstoff enthaltenen Alkohols in dem Kraftstoffkanal 116.
Fig. 15 zeigt in einem Blockschaltbild ein konkretes Beispiel der Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 104. In dieser Figur ist ein Widerstand 141 zu dem Temperatursensor 103 und einem Operationsverstärker 142 parallel geschaltet, der einen ersten negativen oder invertierten Eingangsanschluß, der mit einem Ende des Widerstands 141 verbunden ist, einen zweiten positiven oder nicht invertierten Eingangsanschluß, der mit einer Energieversorgung 143 verbunden ist, und einen Ausgangsanschluß, der mit dem anderen Ende des Widerstands 141 verbunden ist, aufweist. Der Operationsverstärker 142 arbeitet als ein nicht invertierender Verstärker bezüglich der Ausgangsspannung Vo der Energieversorgung 143. Ein Ende eines Widerstands 144 ist mit dem ersten invertierten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 142 verbunden und das andere Ende davon ist mit Masse verbunden. Ein Operationsverstärker 145 weist einen ersten negativen oder invertierten Eingangsanschluß, der mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 142 durch einen Widerstand und mit dem Brechungsindex-Rechner 102 durch einen Widerstand verbunden ist, und einen zweiten positiven oder nicht invertierten Eingangsanschluß, der mit Masse verbunden ist, auf. Ein Operationsverstärker 146 weist einen ersten negativen oder invertierten Eingangsanschluß, der sowohl mit dem Ausgangsanschluß als auch dem ersten invertierten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 145 über jeweilige Widerstände verbunden ist, einen zweiten positiven oder nicht invertierten Eingangsanschluß, der mit Masse verbunden ist, und einen Ausgangsanschluß, der mit dem ersten invertierten Eingangsanschluß davon über einen Widerstand verbunden ist, auf. Der Operationsverstärker 146 erzeugt ein Ausgangssignal Vca, das den Alkoholgehalt darstellt, an seinem Ausgangsanschluß Die Operationsverstärker 145, 146 arbeiten als invertierende Verstärker bezüglich der Signale, die an ihren ersten invertierten Eingangsanschlüssen eingegeben werden.
Fig. 16 zeigt die Ausgangscharakteristik des Brechungsindex- Rechners 102, bei der sich ein Brechungsindexsignal VND linear bezüglich des Brechungsindex NDf des mit Alkohol gemischten Kraftstoffs ändert. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist der Brechungsindex NDf des Kraftstoffs eine lineare Funktion des Alkoholgehalts Ca und ist somit äquivalent zu dem Alkoholgehalt.
Fig. 17 zeigt die Zusammenhänge zwischen der Temperatur T und dem Widerstand RS des Temperatursensors 103 und zwischen der Temperatur T und dem Gesamtwiderstand RT des Temperatursensors 103 einschließlich des Widerstands 141, wobei sich der Widerstand RS des Temperatursensors 103 alleine nicht linear zu der Temperatur T davon ändert, während der Gesamtwiderstand RP des Temperatursensors 103 und des Widerstands 141 sich im wesentlichen linear zu der Temperatur T davon ändert.
Fig. 18 zeigt die Zusammenhänge zwischen der Temperatur T und dem Brechungsindex NDg von Benzin und zwischen der Temperatur T und dem Brechungsindex NDa von Alkohol, wobei Temperaturkoeffizienten αg, αa für die Brechungsindices NDg, NDa unterschiedlich zueinander sind.
Fig. 19 zeigt den Zusammenhang der Temperatur T und dem Alkoholgehalt CA von Alkohol, der einen Temperaturmodifikationsfehler oder eine Toleranz für den Fall darstellt, daß der Gehalt des Alkohols Ca auf Grundlage eines Alkoholgehalts-Signals VCa berechnet wird, das auf einen Wert bei einer Referenztemperatur to modifiziert ist.
Der Betrieb der voranstehend beschriebenen Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung, so wie sie in Fig. 14 und 15 gezeigt ist, wird nachstehend unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 16 bis 19 beschrieben. Zunächst emittiert der Lichtsender 111 wie in Fig. 14 gezeigt, Lichtstrahlen L in die zylindrische Lichtführung 112 hinein bei einem großen konischen Winkel, die an der Übergangsfläche oder Grenzfläche zwischen dem Kraftstoff, dessen Brechungsindex NDf ist, in dem Kraftstoffkanal 116 in dem Gehäuse 115 und der äußeren Umfangsoberfläche der zylindrischen Lichtführung 112, deren Brechungsindex NDr ist, bei Brechungswinkeln, die von den Einfallswinkeln der jeweiligen Lichtstrahlen L abhängen, gebrochen werden. Somit wird ein Teil des Lichts L von dem Lichtsender 111 an der Grenzfläche gebrochen und tritt in den Kraftstoffkörper in dem Kraftstoffkanal 116 ein, wohingegen der übrige Teil des Lichts L an der Grenzfläche in das Innere der zylindrischen Lichtführung 112 hinein reflektiert und von dem Lichtempfänger 113 empfangen wird.
Diesbezüglich wird der kritische oder minimale Einfallswinkel, bei dem die Lichtstrahlen L von dem Lichtsender 111, die auf die Grenzfläche einfallen, vollständig in das Innere der zylindrischen Lichtführung 112 hineinreflektiert werden, als der Totalreflexionswinkel θr bezeichnet und der folgende Zusammenhang zwischen dem Totalreflexionswinkel θr und den Brechungsindices NDf, NDr des Kraftstoffs und der Lichtführung 112 existiert:
sin θr = NDf / NDr
Deshalb werden alle Lichtstrahlen L, die Einfallswinkel aufweisen, die größer als der Totalreflexionswinkel θr sind, an der Grenzfläche in das Innere der Lichtführung 112 hinein reflektiert und von dem Lichtempfänger 113 empfangen.
Der Brechungsindex NDf des mit Alkohol gemischten Kraftstoffs ändert sich in Abhängigkeit von dem Gehalt des Alkohols Ca darin, so daß der Totalreflexionswinkel θr sich entsprechend mit dem Alkoholgehalt Ca ändert. Somit ändert sich die von dem Lichtempfänger 113 empfangene Lichtmenge L in Abhängigkeit von dem Alkoholgehalt Ca in dem Kraftstoff. Deshalb umfaßt der Lichtempfänger 113 ein Element wie einen Phototransistor, der einen elektrischen Strom mit einer Größe erzeugt, die proportional zu der empfangenen Lichtmenge ist. Der so erzeugte Strom wird dem Brechungsindex-Rechner 102 eingegeben, in dem er in eine entsprechende Spannung umgewandelt wird, die proportional zu der von dem Lichtempfänger 113 empfangenen Lichtmenge ist.
Es sei nun ein Fall betrachtet, bei dem der zu erfassende Kraftstoff Benzin umfaßt, das mit einem Alkohol in der Form von Methanol gemischt ist, die zylindrische Lichtführung 112 aus einem optischen Glas BK7 mit einem Brechungsindex von 1,52 gebildet ist und die von dem Temperatursensor 103 erfaßte Temperatur Tf des Kraftstoffs die Raumtemperatur, d.h. 20ºC, ist. In diesem Fall ist der Totalreflexionswinkel θr des Benzins (d.h. eines Kraftstoffs, der 100 % Benzin, das kein Methanol (MO) enthält, umfaßt), das einen Brechungsindex von ungefähr 1,42 bei Raumtemperatur aufweist, ungefähr 69 Grad, wohingegen derjenige von Methanol (d.h. eines Kraftstoffs, der 100% Methanol, das kein Benzin enthält (M100), umfaßt), das einen Brechungsindex von 1,33 bei Raumtemperatur aufweist, 49 Grad ist. Das heißt, je höher der Alkoholgehalt Ca in dem Benzin ist, desto geringer ist der Brechungsindex NDf des mit Alkohol gemischten Kraftstoffs und desto geringer wird somit der Totalreflexionswinkel θr. Wenn der Alkoholgehalt Ca in dem Benzin zunimmt, können deshalb Lichtstrahlen L, die von dem Lichtsender 111 bei einem zunehmenden konischen Projektionswinkel projiziert werden, den Lichtempfänger 113 erreichen, so daß die von dem Lichtempfänger 113 empfangene Lichtmenge L zunimmt. Infolgedessen nimmt der Ausgang VND des Brechungsindex- Rechners 102 in einem umgekehrt proportionalen Zusammenhang zu dem anwachsenden Brechungsindex NDf des Kraftstoffs ab, wie sich Fig. 16 deutlich entnehmen läßt.
Da der Brechungsindex ND in einem umgekehrten proportionalen Zusammenhang zu der Temperatur T ist, wie in Fig. 18 gezeigt, modifiziert die Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 104 den Ausgang VND des Brechungsindex-Rechners 102 in der folgenden Weise.
Zunächst wird die Temperaturabhängigkeit des Widerstands RS des Temperatursensors 103, der wie in Fig. 17 gezeigt nicht linear ist, so modifiziert, daß sie im wesentlichen linear ist, indem der Widerstand 141 parallel zu dem Temperatursensor 103 geschaltet wird, so daß der Gesamtwiderstand RP des Temperatursensors 103 und des Widerstands 141 sich linear bezüglich der Temperatur davon verändert. Das heißt, der Gesamtwiderstand RP wird durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:
RP = RS x R1/(RS + R1) = RP&sub0;{1 - β(Tf - T&sub0;)} (1)
wobei RS der Widerstand des Temperatursensors ist, R1 der Widerstandswert des Widerstands 141 ist, T&sub0; eine vorgegebene Referenztemperatur ist, RP&sub0; der Gesamtwiderstand des Temperatursensors 103 und des Widerstands 141 bei der Referenztemperatur T&sub0; und β ein Temperaturkoeffizient des Gesamtwiderstands RP ist.
Aus der obigen Gleichung (1) wird das von dem Operationsverstärker 142 ausgegebene Temperatursignal VT mit der folgenden Gleichung angegeben:
VT = Vo{(1 + RP&sub0;/R2) - {RP&sub0; x β(Tf - T&sub0; )/R2} (2)
wobei V&sub0; die Ausgangsspannung der Energieversorgung 143 ist und R2 der Widerstandswert des Widerstands 144 ist.
Das Temperaturausgangssignal VT von dem Operationsverstärker 142 wird mit dem Brechungsindexsignal VND von dem Brechungsindex-Rechner 102 kombiniert und zusammen an den Operationsverstärker 145 geführt, wo sie verstärkt und an den Operationsverstärker 146 geführt werden, der eine positive Ausgangsspannung in der Form eines Alkoholgehaltssignals VCa erzeugt. Hierbei wird das Brechungsindexsignal VND wie folgt ausgedrückt:
VND = VND&sub0; - K x NDf&sub0;{1 - α(TF - T&sub0;)} (3)
wobei VND&sub0; der Brechungsindex des Kraftstoffs bei der Referenztemperatur T&sub0; ist, K eine Ausgangsverstärkung des Brechungsindex-Rechners 102 ist, und α ein Temperaturkoeffizient des Brechungsindex NDf ist.
Aus der obigen Gleichung (3) kann durch Einstellen des Widerstandswerts R1 des Widerstands 141 der Gesamtwiderstand RP&sub0; bei der Referenztemperatur T&sub0; in einer geeigneten Weise geändert werden. Ferner wird aus der obigen Gleichung (2) der Temperaturkoeffizient βVT des Temperatursignals VT wie folgt gegeben:
βVT = V&sub0; x RP&sub0; x β/R2
Zusätzlich wird aus der obigen Gleichung (3) der Temperaturkoeffizient αVND des Brechungsindexsignals VND wie folgt gegeben:
αVND = K x NDf&sub0; xα
Durch Einstellen des Widerstandswerts R1 des Widerstands 141 und des Widerstandswerts R2 des Widerstands 144 können dementsprechend die Temperaturkoeffizienten βVT, αVND für einen optimalen Wert des Gesamtwiderstands RP&sub0; , der vorher eingestellt wird, um im wesentlichen linear zu sein, gleich zueinander gemacht werden. Infolgedessen wird der Temperaturkoeffizient des Alkoholgehalts des Signals VCa entfernt, um einen temperaturkorrigierten Brechungsindex NDf und einen Alkoholgehalt Ca bereitzustellen.
Da jedoch tatsächlich der Temperaturkoeffizient αg des Brechungsindex NDg von Benzin sich von demjenigen αa des Brechungsindex NDa von Alkohol unterscheidet, kann eine Temperaturkompensation nur für einen Punkt in dem Alkoholgehalt durchgeführt werden. Somit kann beispielsweise der Alkoholgehalt Ca, der von dem Alkoholgehaltsignal VCa berechnet wird, nur für einen Alkoholgehalt um 50% herum kompensiert werden und er weist noch eine Temperaturabhängigkeit für den gesamten anderen Bereich des Alkoholgehalts auf und wird unabhängig von der Temperatur T nicht konstant.
Mit der voranstehend beschriebenen herkömmlichen Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung, bei der die Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 104 den Widerstand 141 und den Operationsverstärker 142 aufweist; die beide mit dem Temperatursensor 103 verbunden sind, ist es möglich, eine Temperaturkompensation nur für einen bestimmten Alkoholgehalt auszuführen und ein Fehler aufgrund von Veränderungen in der Temperatur für den anderen Alkoholgehalts-Bereich ist enthalten. Somit ist es unmöglich, den Alkoholgehalt zu allen Zeiten über den gesamten Temperaturbereich, in dem der Kraftstoff verwendet wird, genau zu erfassen.
Zusätzlich weist die voranstehend erwähnte herkömmliche Vorrichtung ein anderes Problem auf. Zwei Signale, eines in der Form des Ausgangssignals VND von dem Brechungsindex- Rechner 102 und das andere in der Form des Ausgangssignals Tf von dem Temperatursensor 103 müssen nämlich der Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 104 eingegeben werden, um den Brechungsindex VND, so wie er von dem Brechungsindex-Rechner 102 berechnet wird, auf der Basis des Temperatursignals Tf von dem Temperatursensor 103 zu modifizieren, so daß zwei Signalleitungen, zwei Verbinder und dergleichen für diese zwei Signale benötigt werden. Dies führt zu einer komplizierten Verdrahtungsanordnung und zu einer Herabsetzung der Zuverlässigkeit der Einrichtung aufgrund der erhöhten Möglichkeiten von Rauschstörungen, Ausfällen etc.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung bereitzustellen, die den Gehalt einer Flüssigkeitskomponente in einer Flüssigkeit unabhängig von der Temperatur der Flüssigkeit über einem weiten Bereich von Betriebstemperaturen ohne Berücksichtigung des Flüssigkeitsgehalts genau erfassen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Flüssigkeitsgehalts- Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. In der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung wird der erfaßte Brechungsindex auf Grundlage der erfaßten Temperatur der Flüssigkeit über einen breiten Betriebstemperaturbereich kompensiert oder modifiziert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Betrieb höchst zuverlässig ist, indem eine einzelne Signalleitung verwendet wird, durch die ein Brechungsindexsignal und ein Temperatursignal als ein Mischsignal an einen Flüssigkeits-Rechner geliefert werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
In einer Ausführungsform sind das Brechungsindexsignal und das Temperatursignal beide in analoger Form. In diesem Fall wird bevorzugt, daß der Signalmischer umfaßt: einen ersten Operationsverstärker, der zum Empfangen des Brechungsindexsignals von dem Brechungsindexsensor oder des Temperatursignals von dem Temperatursensor angeschlossen ist, wobei der erste Operationsverstärker betreibbar ist, um die analoge Form eines der empfangenen Signale beizubehalten; einen zweiten Operationsverstärker, der zum Empfangen des anderen Signals des Brechungsindexsignals und des Temperatursignals angeschlossen ist, zum Umwandeln des anderen Signals von einer analogen in eine digitale Form; und einen analogen Schalter, der einen mit dem ersten Operationsverstärker verbundenen Eingangsanschluß, einen mit dem zweiten Operationsverstärker verbundenen Steueranschluß und einen mit dem Flüssigkeitsgehalts-Rechner verbundenen Ausgangsanschluß aufweist, wobei der analoge Schalter durch ein von dem zweiten Operationsverstärker ausgegebenes digitales Signal geöffnet und geschlossen wird.
In einer anderen Ausführungsform sind das Brechungsindexsignal und das Temperatursignal beide von einer analogen Form. In diesem Fall wird bevorzugt, daß der Signalmischer umfaßt: einen ersten Operationsverstärker, der zum Empfangen des Brechungsindexsignals von dem Brechungsindexsensor oder des Temperatursignals von dem Temperatursensor angeschlossen ist, wobei der erste Operationsverstärker betreibbar ist, um die analoge Form eines der empfangenen Signale beizubehalten; einen zweiten Operationsverstärker, der zum Empfang des anderen Signals des Brechungsindexsignals und des Temperatursignals angeschlossen ist, zum Umwandeln des anderen Signals von einer analogen in eine digitale Form; einen dritten Verstärker, der einen über einen Widerstand mit dem ersten Operationsverstärker verbundenen Eingangsanschluß und einen mit dem Flüssigkeits- Rechner verbundenen Ausgangsanschluß aufweist; und einen analogen Schalter, der mit einem Knoten zwischen dem Widerstand und dem dritten Verstärker, einem mit dem zweiten Operationsverstärker verbundenen Steueranschluß und einem mit Masse verbundenen Ausgangsanschluß verbunden ist, wobei der analoge Schalter durch einen digitalen Signalausgang von dem zweiten Operationsverstärker geöffnet und geschlossen wird, um so die Übertragung des analogen Signals von dem ersten Operationsverstärker an den dritten Operationsverstärker zuzulassen und zu unterbrechen.
Vorzugsweise umfaßt der Flüssigkeitsgehalts-Rechner in einer anderen Ausführungsform: eine Signaltrenneinrichtung zum Erzeugen einer Brechungsindexkomponente entsprechend zu dem Brechungsindexsignal und eine Temperaturkomponente entsprechend zu dem Temperatursignal; und eine Brechungsindexmodifizierungs- und Flüssigkeitsgehaltsberechnungs-Einrichtung zum Modifizieren des erfaßten Brechungsindex der Flüssigkeit aus dem Brechungsindexsensor auf Grundlage des Temperatursignals von dem Temperatursensor, um einen temperaturkompensierten Brechungsindex der Flüssigkeit bereitzustellen, wobei die Brechungsindexmodifizierungs- und Flüssigkeitsgehaltsberechnungs-Einrichtung betreibbar sind, um den Gehalt jeder Flüssigkeitskomponente auf Grundlage des temperaturkompensierten Brechungsindex zu berechnen.
Vorzugsweise weist die Signaltrenneinrichtung in noch einer anderen Ausführungsform einen einzelnen Eingangsanschluß, der zum Empfang des gemischten Signals von dem Signalmischer angeschlossen ist, einen direkt mit dem Eingangsanschluß über eine Signalleitung zum Ausgeben des gemischten Signals als eine analoge Komponente verbundenen ersten Ausgangsanschluß und einen mit dem Eingangsanschluß über einen Vergleicher verbundenen zweiten Ausgangsanschluß auf, wobei der Vergleicher eine digitale Komponente in Abhängigkeit davon erzeugt, ob das gemischte Signal größer oder kleiner als ein vorgegebener Schwellwert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Signalmischer auch: einen ersten Verstärker zum Empfangen des Brechungsindexsignals in analoger Form von dem Brechungsindexsensor und zum Umwandeln dieses Signals in ein erstes digitales Signal; einen zweiten Verstärker zum Empfangen des Temperatursignals in analoger Form von dem Temperatursensor und zum Umwandeln dieses Signals in ein zweites digitales Signal, wobei die ersten und zweiten digitalen Signale in der Polarität zueinander entgegengesetzt sind; einen ersten analogen Schalter, der einen zum Empfang des ersten digitalen Signals von dem ersten Verstärker angeschlossenen Eingangsanschluß, einen Ausgangsanschluß und einen Steueranschluß aufweist; einen zweiten analogen Schalter, der einen zum Empfang des zweiten digitalen Signals von dem zweiten Verstärker angeschlossenen Eingangsanschluß, einen Ausgangsanschluß und einen Steueranschluß aufweist; einen Operationsverstärker, der einen über einen Widerstand mit den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten analogen Schalter verbundenen ersten invertierten Eingangsanschluß, einen mit Masse verbundenen zweiten nicht invertierten Eingangsanschluß und einen über einen Kondensator mit seinem ersten invertierten Eingangsanschluß verbundenen Ausgangsanschluß aufweist; und einen Vergleicher mit einem Eingangsanschluß, der mit einem Übergang zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers und dem Kondensator verbunden ist, um ein Ausgangssignal von dem Operationsverstärker, das von dem Kondensator integriert ist, zu empfangen, und einem Ausgangsanschluß, der mit dem Steueranschluß des ersten analogen Schalters und mit dem Steueranschluß des zweiten analogen Schalters über einen Inverter verbunden ist, so daß die ersten und zweiten analogen Schalter durch das Ausgangssignal von dem Vergleicher alternierend geöffnet und geschlossen werden, wobei der Vergleicher einen oberen Schwellwert und einen unteren Schwellwert aufweist, so daß er dazu dient, mit einer Hysterese das integrierte Ausgangssignal von dem Operationsverstärker so zu invertieren, daß es in einem Bereich zwischen den oberen und unteren Schwellwerten ist, um ein gemischtes Signal bereitzustellen.
In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung: Eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Referenzbrechungsindex und eines Modifikationskoeffizienten bei einer vorgegebenen Referenztemperatur für jede der Flüssigkeitskomponenten; eine Brechungsindex- Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Berechnungsindex jeder Flüssigkeitskomponente bei der Temperatur der Flüssigkeit, so wie sie von dem Temperatursensor erfaßt wird, unter Verwendung des Referenzbrechungsindex und des Modifikationskoeffizienten bei der vorgegebenen Temperatur für die entsprechende Flüssigkeitskomponente; und eine Interpolationseinrichtung zum Berechnen eines tatsächlichen Brechungsindex jeder Flüssigkeitskomponente auf Grundlage des primären Brechungsindex davon, so wie er von dem Brechungsindexsensor erfaßt wird, und dem geschätzten Brechungsindex davon, der von der Brechungsindex- Berechnungseinrichtung berechnet wird.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich näher aus der folgenden eingehenden Beschreibung von einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den allgemeinen Aufbau einer Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Schaltbild eines Beispiels eines Signalmischers aus Fig. 1;
Fig. 3 ein Schaltbild eines anderen Beispiels eines Signalmischers aus Fig. 1;
Fig. 4 ein Schaltbild eines Beispiels einer Signaltrenneinrichtung aus Fig. 1;
Fig. 5 ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel der Wellenform eines gemischten Signals, das von dem Signalmischer aus Fig. 1 erzeugt wird, zeigt;
Fig. 6 ein Blockschaltbild, das ein konkretes Beispiel einer Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung aus Fig. 1 zeigt;
Fig. 7 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung aus Fig. 6 zeigt;
Fig. 8 eine charakteristische Ansicht, die die Temperaturcharakteristik des Alkoholgehalts zeigt;
Fig. 9 eine Ansicht ähnlich wie Fig. 1, die aber eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 10 ein Schaltbild eines konkreten Beispiels eines Signalmischers aus Fig. 9;
Fig. 11 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb des Signalmischers aus Fig. 10 zeigt;
Fig. 12 ein Wellenformdiagramm, das die Wellenform eines gemischten Signals, das von dem Signalmischer aus Fig. 10 erzeugt wird, zeigt;
Fig. 13 eine charakteristische Ansicht, die die Zusammenhänge zwischen der Temperatur und den Brechungsindices von Benzin und Alkohol zeigt;
Fig. 14 eine Ansicht, die eine herkömmliche Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung mit einem Brechungsindexsensor, der in einem vertikalen Querschnitt dargestellt ist, zeigt;
Fig. 15 ein Schaltbild eines konkreten Beispiels einer Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung aus Fig. 14;
Fig. 16 eine charakteristische Ansicht, die den Zusammenhang zwischen einem Brechungsindex NDf einer zu erfassenden Flüssigkeit und einem Brechungsindexsignal VND von einem Brechungsindex- Rechner aus Fig. 15 zeigt;
Fig. 17 eine charakteristische Ansicht, die die Zusammenhänge zwischen der Temperatur T und dem Widerstand RS eines Temperatursensors aus Fig. 15 und außerdem zwischen der Temperatur T und dem Gesamtwiderstand RP des Temperatursensors und eines parallel dazu geschalteten Widerstands zeigt;
Fig. 18 eine charakteristische Ansicht, die die Temperaturabhängigkeiten der Brechungsindices NDg, NDa von Benzin bzw. Alkohol zeigt; und
Fig. 19 eine charakteristische Ansicht, die die Temperaturabhängigkeit des Alkoholgehalts in Benzin zeigt.
In den Zeichnungen sind die gleichen oder entsprechenden Teile mit den gleichen Symbolen bezeichnet.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eingehend beschrieben. Beispielsweise wird die vorliegende Erfindung zur Vereinfachung der Beschreibung so beschrieben, wie sie zur Erfassung des Gehalts einer Kraftstoffkomponente in einem Kraftstoff angewendet wird, der in Kraftfahrzeugmaschinen verwendet wird.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung gezeigt ist, die gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Die dargestellte Einrichtung umfaßt einen Brechungsindexsensor 1 zum Erfassen des Brechungsindex einer Flüssigkeit, die in dieser Ausführungsform in der Form eines Kraftstoffs ist, der Benzin und Alkohol umfaßt, und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals VN in analoger Form, einen Temperatursensor 2 zum Erfassen der Temperatur der Flüssigkeit in dem Brechungsindexsensor 1 und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals VT in analoger Form, einem Signalmischer 3 zum Mischen des Ausgangssignals VN des Brechungsindexsensors 1 und des Ausgangssignals VT des Temperatursensors 2, um eine kombiniertes oder gemischtes Signal VNT zu erzeugen, und einen Flüssigkeitsgehalts-Rechner 4 in der Form einer Maschinensteuereinheit (ECU) zum Berechnen des Gehalts einer Flüssigkeitskomponente in der Flüssigkeit auf Grundlage des Ausgangssignals VNT von dem Brechungsindexsensor 1. In Dieser Ausführungsform können der Brechungsindexsensor 1 und der Temperatursensor 2 die gleichen sein wie die Elemente 101 bzw. 103 aus Fig. 14, aber der Flüssigkeitsgehalts-Rechner 4 umfaßt eine Signaltrennungseinrichtung 5 zum Trennen einer Brechungsindexkomponente VA' und einer Temperaturkomponente VD' aus dem gemischten Ausgangssignal VNT des Signalmischers 3 und eine Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 6 zum Modifizieren des Brechungsindex, so wie er von dem Brechungsindexsensor 1 erfaßt wird, auf der Basis der Flüssigkeitstemperatur, so wie sie von dem Temperatursensor 2 erfaßt wird.
Fig. 2 zeigt ein konkretes Beispiel des Signalmischers 3. In diesem Beispiel umfaßt der Mischer 3 einen ersten Verstärker 11 zum Verstärken des analogen Ausgangssignals VN von dem Brechungsindexsensor 1 zum Erzeugen eines verstärkten analogen Ausgangs VA, einen zweiten Verstärker 12 in der Form eines Analog/Digital-(A/D)-Wandlers zum Verstärken und Umwandeln des analogen Ausgangssignals VT von dem Temperatursensor 2 in ein digitales Signal VD und eine Mischeinrichtung 13 zum Mischen des analogen Signals VA und des digitalen Signals VD. Beispielsweise kann das Ausgangssignal VT von dem Temperatursensor 2 ein Spannungssignal sein, das in eine entsprechende Frequenz von dem A/D-Wandler 12 in der Form eines Spannungs/Frequenz- (V/F)-Wandlers umgewandelt wird. Diesbezüglich kann der erste Verstärker 11 anstelle davon ein A/D-Wandler zum Umwandeln des analogen Ausgangssignals VN in ein digitales Signal sein, während der zweite Verstärker 12 eine A/D-Umwandlung nicht ausführt. Die Mischeinrichtung 13 umfaßt einen analogen Schalter 31, der einen mit dem ersten Verstärker 11 verbundenen Eingangsanschluß, einen mit dem zweiten Verstärker 12 verbundenen Steueranschluß und einen mit der Signaltrennungseinrichtung 5 verbundenen Ausgangsanschluß aufweist. Der analoge Schalter 31 arbeitet, um selektiv den Durchlaß des analogen Signals VA, das von dem ersten Verstärker 11 eingegeben wird, an seinen Ausgangsanschluß zu ermöglichen oder zu stoppen, und zwar in Abhängigkeit von dem digitalen Signal VD, das an seinen Steueranschluß von dem zweiten Verstärker 12 angelegt wird, so daß er ein kombiniertes oder gemischtes Ausgangssignal an Signaltrennungseinrichtung 3 erzeugt. Ein Widerstand 32 ist zwischen den Ausgangsanschluß des analogen Schalters 31 und Masse geschaltet.
Fig. 3 zeigt ein anderes Beispiel des Signalmischers 3, das bis auf den Aufbau einer Mischeinrichtung 13' ähnlich wie die Ausführungsform in Fig. 2 ist. In diesem Beispiel umfaßt die Mischeinrichtung 13' einen analogen Schalter 31, der einen über einen Widerstand 32' mit einem ersten Verstärker 11 verbundenen Eingangsanschluß, einen mit einem zweiten Verstärker 12 verbundenen Steueranschluß und einen mit Masse verbundenen Ausgangsanschluß aufweist, und einen Pufferverstärker 33', der einen Eingangsanschluß, der mit einem Übergang zwischen dem analogen Schalter 31' und dem Widerstand 32' verbunden ist, und einen mit der Signaltrenneinrichtung 5 verbundenen Ausgangsanschluß aufweist. Der analoge Schalter 31' arbeitet in ähnlicher
Weise wie der analoge Schalter 31 der Fig. 2, aber in einer umgekehrten Weise, und steuert somit den Durchgang des Ausgangssignals VA von dem ersten Verstärker 11 im Ansprechen auf das digitale Ausgangssignal VD von dem zweiten Verstärker 12, das an seinen Steueranschluß angelegt wird, in der folgenden Weise. Wenn das digitale Ausgangssignal V, hoch ist, wird nämlich der analoge Schalter 31' geschlossen, um dem analogen Ausgangssignal VA von dem ersten Verstärker 11 zu ermöglichen, durch den nun leitenden analogen Schalter 31' nach Masse zu fließen, wohingegen der analoge Schalter 31' geöffnet wird, wenn das Ausgangssignal VD niedrig ist, wobei ermöglicht wird, daß das analoge Ausgangssignal VA von dem ersten Verstärker 11 an den Pufferverstärker 33' geliefert wird.
Obwohl einige Beispiele des Signalmischers 3 in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, ist er nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern er kann andere Ausbildungen annehmen.
Fig. 4 zeigt ein konkretes Beispiel der Signaltrenneinrichtung 5. Die Signaltrenneinrichtung 5 dieses Beispiels weist einen einzelnen Eingangsanschluß, der zum Empfangen des gemischten Ausgangssignals VNT von dem Signalmischer angeschlossen ist, und ein Paar von ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen zum Ausgeben einer analogen Komponente VA' bzw. einer digitalen Komponente VD' an die Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 6 auf. Die Trennungseinrichtung 5 umfaßt eine Signalleitung 51, die zwischen den Eingangsanschluß und den ersten Ausgangsanschluß geschaltet ist, um eine analoge Komponente VA' in dem gemischten Signal VNT durchzulassen, und einen Vergleicher 52, der einen mit der Signalleitung 51 verbundenen ersten Eingangsanschluß, einen zweiten Eingangsanschluß, an den eine Referenzspannung in der Form eines Schwellwerts von einer Referenzenergieversorgung 53 angelegt wird, und einen mit dem zweiten Ausgangsanschluß verbundenen Ausgangsanschluß aufweist. Der Vergleicher 52 vergleicht das gemischte Signal VNT mit der vorgegebenen Referenzspannung oder dem Schwellwert, der von der Referenzenergieversorgung 53 zugeführt wird, und erzeugt ein Ausgangssignal VD' in der Form einer digitalen Komponente VD', wenn die erstere höher als die letztere ist. Die analoge Komponente VA' und die digitale Komponente VD', die von der Signaltrenneinrichtung 5 an den ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen ausgegeben werden, entsprechen dem Brechungsindexsignal VN bzw. dem Temperatursignal VT.
Wie in Fig. 6 dargestellt umfaßt die Brechungsindex- Modifizierungseinrichtung 6 eine Eingangsschnittstelle 61 mit einem analogen Eingangsport und einem digitalen Eingangsport, die zum Empfang der analogen Komponente VA' und der digitalen Komponente VD' von der Signaltrenneinrichtung 5 verbunden sind, einen A/D-Wandler 62 zum Umwandeln der analogen und digitalen Komponente VA', VD' von einer analogen in eine digitale Form, eine Mikroprozessoreinheit 63 (nachstehend als eine MPU bezeichnet) zum Ausführen von Betriebsberechnungen, ein ROM 64 zum Speichern von verschiedenen Programmen, die von dem Mikroprozessor 63 ausgeführt werden sollen, und außerdem von Daten, und Informationen, ein RAM 65 zum vorübergehenden Speichern der Ergebnisse der von der MPU 63 ausgeführten Berechnungen etc., einen Digital/Analog-(D/A)- Wandler 66 zum Umwandeln von digitalen Signalen oder Werten, die von der Mikroprozessoreinheit 63 berechnet und ausgegeben werden, von einer digitalen in eine analoge Form, einen Ausgängsport 67 zum Ausgeben des analogen Signals VCA von dem D/A-Wandler 66 an eine externe Einrichtung (nicht gezeigt) und einen Signalübertragungs-Bus zum Übertragen von Signalen zwischen dem A/D-Wandler 62, der MPU 63, dem ROM 64, dem RAM 65 und dem D/A-Wandler 66. Das ROM 64 speichert auch einen ersten Referenzbrechungsindex NDao einer ersten Flüssigkeitskomponente und einen zweiten Referenzbrechungsindex NDgo einer zweiten Flüssigkeitskomponente sowie erste und zweite Modifikationskoeffizienten αa, αg für die erstebzw. zweite Flüssigkeitskomponente. Die MPU 63 berechnet die ersten und zweiten Brechungsindice NDa, NDg der ersten und zweiten Flüssigkeitskomponenten bei der von dem Temperatursensor 2 erfaßten Temperatur TF auf Grundlage der ersten und zweiten Referenzbrechungsindices NDa0, NDg0 sowie der ersten und zweiten Modifikationskoeffizienten αa, αg und berechnet ferner die Gehalte von jeweiligen Flüssigkeitskomponenten auf Grundlage der so berechneten ersten und zweiten Brechungsindices NDa, NDg.
Der Betrieb der voranstehend beschriebenen Ausführungsform der Fig. 1 bis 6 wird nachstehend eingehend unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.
Wie voranstehend beschrieben erzeugt der Signalmischer 3 auf Grundlage der analogen Ausgangssignale VN, VT von dem Brechungsindexsensor 1 und dem Temperatursensor 2 ein gemischtes Signal VNT, das eine analoge Komponente VA entsprechend einem der analogen Ausgangssignale VN, VT und einer digitalen Komponente VD entsprechend dem anderen Signal davon enthält. Hierbei sei nun der Fall betrachtet, daß die analogen und digitalen Komponenten VA, VD dem Brechungsindexsignal VN bzw. dem Temperatursignal VT entsprechen.
Zunächst erzeugen der Brechungsindexsensor 1 und der Temperatursensor 2 ein Brechungsindexsignal VN in analoger Form, das den Brechungsindex eines Kraftstoffs darstellt, und ein Temperatursignal VT in analoger Form, das die Temperatur des Kraftstoffs darstellt. Diese Ausgangssignale VN, VT werden dem Signalmischer 3 eingegeben, wo der erste Verstärker 11 ein analoges Signal VA mit einer Amplitude erzeugt, die gleich zu derjenigen Ausgangssignals VN von dem Brechungsindexsensors 1 ist, und der zweite Verstärker 12 wandelt das Temperatursignal VT von analoger in digitaler Form um, um ein digitales Signal VD in der Form eines Rechteckimpulses mit einer Periode und einem Tastverhältnis entsprechend der Größe des Temperatursignals VT zu erzeugen.
Im Fall des Mischers 3 aus Fig. 2 wird das analoge Signal VA von dem ersten Verstärker 11 an den Eingangsanschluß des analogen Schalters 31 geführt, wohingegen das digitale Signal VD von dem zweiten Verstärker 12 auf den Steueranschluß des analogen Schalters 31 eingeprägt wird. Wenn das digitale Signal VD hoch ist, wird der analoge Schalter 31 geschlossen oder eingeschaltet, wobei er an seinem Ausgangsanschluß das analoge Signal VA durchläßt und ausgibt, so wie es dort eingegeben wird. Wenn im Gegensatz dazu das digitale Signal VD niedrig ist, wird der analoge Schalter 31 geöffnet oder ausgeschaltet, so daß der Ausgangsanschluß des analogen Schalters 31, der über den Widerstand 32 mit Masse verbunden ist, von dem analogen Signal VA unterbrochen wird, wobei der Pegel seines Ausgangssignals VNT veranlaßt wird, auffast einen Massepegel abzufallen.
Dementsprechend nimmt das gemischte Signal VNT, wie in Fig. 5 dargestellt, eine Wellenform mit einer Impulsbreite D und eine Periode T entsprechend derjenigen des digitalen Signals VD sowie eine Amplitude, die derjenigen des analogen Signals VA entspricht, an. In diesem Fall stellt die Amplitude VA des gemischten Signals VNT den von dem Brechungsindexsensor 1 erfaßten Brechungsindex des Kraftstoffs dar und die Periode T oder das Tastverhältnis (D/T) der Impulsbreited zu der Periode T des gemischten Signals VNT stellt die von dem Temperatursensor 2 erfaßte Temperatur des Kraftstoffs dar.
Andererseits wird im Fall des Signalmischers 3 aus Fig. 3 das analoge Signal VA von dem ersten Verstärker 11 über den Widerstand 32' an die jeweiligen Eingangsanschlüsse des analogen Schalters 31' und des Pufferverstärkers 33' geführt. Das digitale Signal VD von dem zweiten Verstärker 12 wird auf den Steueranschluß des analogen Schalters 31' gegeben. Wenn somit das digitale Signal VD hoch ist, wird der analoge Schalter 31' geschlossen oder eingeschaltet, wobei dem analogen Signal VA von dem ersten Verstärker 11 ermöglicht wird, über den Widerstand 32' und den nun leitenden analogen Schalter 31' nach Masse zu fließen. Infolgedessen wird das analoge Signal VA nicht an den Pufferverstärker 33' geliefert. Wenn im Gegensatz dazu das digitale Signal VD niedrig ist, wird der analoge Schalter 31' geöffnet oder ausgeschaltet, so daß das analoge Signal VA über den Widerstand 32' an den Pufferverstärker 33' geliefert wird, der ein gemischtes Signal VNT erzeugt, das eine Wellenform aufweist, die im wesentlichen ähnlich zu derjenigen der Fig. 5 ist.
Das gemischte Signal VNT mit dem Brechungsindexsignal VN und dem Temperatursignal VT, die so aufeinander überlagert werden, wird als ein einzelnes Signal an die ECU 4 geführt, aber bevor es der Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 6 eingegeben wird, muß es in eine analoge Komponente VA' entsprechend dem Brechungsindexsignal VN und eine digitale Komponente VD' entsprechend dem Temperatursignal VT getrennt werden. Die Signaltrenneinrichtung 5 erfüllt diesen Zweck. Das heißt, die Signaltrenneinrichtung 5 dient einerseits dazu, das gemischte Signal VNT direkt an den analogen Eingangsport der Eingangsschnittstelle 31 der Brechungsindex- Modifizierungseinrichtung 6 als eine analoge Komponente VA' durchzulassen und anzulegen, und um es andererseits an den digitalen Eingangsport der Eingangsschnittstelle 61 der Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 6 als eine digitale Komponente VD' durch den Vergleicher 51 zu führen. In diesem Zusammenhang extrahiert der Vergleicher 51 nur die digitale Komponente VD' aus dem gemischten Signal VNT, wie voranstehend erwähnt. In dieser Weise wird das gemischte Signal VNT von dem Signalmischer 3 als ein einzelnes Signal der ECU 4 eingegeben.
Der A/D-Wandler 62 der Brechungsindex- Modifizierungseinrichtung 6 empfängt über die Eingangsschnittstelle 61 die analogen und digitalen Komponenten VA', VD' getrennt und wandelt die Amplitude des analogen Signals VA', das den Brechungsindex des Kraftstoffs darstellt, von einer analogen in eine digitale Form um, die dann in die MPU 63 eingelesen wird. Ferner wird die digitale Komponente VD' durch die Eingangsschnittstelle 61 und den A/D-Wandler 62 in die MPU 63 eingelesen, wo die Periode T oder das Tastverhältnis (D/T) der Impulsbreite D zu der Periode D der digitalen Komponente VD' (Fig. 5), die die erfaßte Temperatur des Kraftstoffs darstellt, berechnet wird.
Insbesondere und wie in dem Flußdiagramm in Fig. 7 gezeigt berechnet die MPU 63 den Gehalt Ca einer Flüssigkeitskomponente in dem Kraftstoff wie folgt. In diesem Fall sei angenommen, daß der zu erfassende Kraftstoff Benzin und Alkohol umfaßt, und daß das ROM 64 Karten oder Graphen von Fig. 16 bis Fig. 18 speichert. Zunächst werden die analoge Komponente VA' entsprechend dem Brechungsindexsignal VN und die digitale Komponente VD' entsprechend dem Temperatursignal VT von der Signaltrenneinrichtung 3 der Eingangsschnittstelle 61 eingegeben, wo sie in Spannungspegel geändert werden, die für die Analog/Digital-Umwandlung von dem A/D-Wandler 62 geeignet sind. Dann werden auf Grundlage eines Temperaturmodifizierungsprogramms, wie in dem Flußdiagramm aus Fig. 7 gezeigt und in dem ROM 64 gespeichert, die analoge Komponente VA', nachdem sie von dem A/D-Wandler 62 in eine digitale Form umgewandelt ist, und die digitale Komponente VD' von der Signaltrenneinrichtung 5 in die MPU 63 übernommen, in der die digitalisierte analoge Komponente VA', die den Brechungsindex des Kraftstoffs darstellt, bezüglich der Kraftstofftemperatur auf Grundlage der digitalen Komponente VD', die die Temperatur des Kraftstoffs darstellt, korrigiert wird, um so den Alkoholgehalt in digitaler Form bereitzustellen, der dann durch den D/A-Wandler 66 in eine analoge Form umgewandelt und als ein Alkoholgehaltsignal VCA an eine externe Einrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise eine Maschinensteuereinrichtung, über die Ausgangsschnittstelle 67 ausgegeben wird.
Genauer gesagt wird im Schritt S1 die analoge oder Temperaturkomponente VD von der Signaltrenneinrichtung 5 über die Eingangsschnittstelle 61 und den A/D-Wandler 62 der MPU 63 eingegeben. Dann liest im Schritt S2 die MPU 63 aus dem ROM 64 eine Widerstands-Temperatur-Karte aus, wie in Fig. 17 gezeigt, die der Widerstands-Temperatur-Charakteristik des Temperatursensors 3 entspricht. Im Schritt S3 berechnet die MPU 63 auf Grundlage der digitalen oder der Temperaturkomponente VD' von der Signaltrenneinrichtung 5 die Temperatur TF des Kraftstoffs, so wie sie von dem Temperatursensor 2 erfaßt wird.
Danach werden im Schritt S4 die Referenzbrechungsindices NDa0, NDg0 und außerdem die Modifikationskoeffizienten αa, αg von Alkohol und Benzin bei einer vorgegebenen Referenztemperatur To aus dem ROM 64 ausgelesen und im Schritt SS die Brechungsindices NDa, NDg von Alkohol und Benzin bei der erfaßten Temperatur TF auf Grundlage dieser Indices und Koeffizienten, die so ausgelesen werden. In diesem Zusammenhang werden die Brechungsindices NDa, NDg wie folgt ausgedrückt:
NDa = NDao{1 + αa(TF - To)}
NDg = NDgo{1 + αg(TF - To)}
Im Schritt S6 wird die analoge oder die Brechungsindexkomponente VA' von der Signaltrenneinrichtung 5 über die Eingangsschnittstelle 61 an den A/D-Wandler 62 geführt, wo sie von einer analogen in eine digitale Form umgewandelt und dann der MPU 63 eingegeben wird. Im Schritt S7 wandelt die MPU 63 das digitalisierte Brechungsindexsignal VA' in einen entsprechenden erfaßten Brechungsindex NDf um, während sie in der Brechungsindexkarte aus Fig. 16 nachschlägt.
Danach berechnet die MPU 63 im Schritt S8 auf Grundlage des erfaßten so umgewandelten Brechungsindex NDf und den berechneten Brechungsindices NDa, NDg, die im Schritt S5 erhalten werden, den Alkoholgehalt Ca bei der erfaßten Temperatur durch eine lineare Interpolation wie folgt:
Ca = (NDf - NDg)/(NDa - NDg) (4)
Schließlich wird im Schritt S10 der so bezüglich der Temperatur korrigierte Alkoholgehalt Ca von einer digitalen in eine analoge Form durch den D/A-Wandler 66 umgewandelt, um so ein entsprechendes Alkoholgehaltssignal VCa bereitzustellen, das dann von der Ausgangsschnittstelle 67 ausgegeben wird.
Gemäß dem so bezüglich der Temperatur korrigierten Alkoholgehaltssignal VCa wird der schließlich ermittelte Alkoholgehalt Ca bezüglich der Temperatur korrigiert und somit von den Änderungen in der Temperatur konstant und unabhängig gemacht, wie in Fig. 8 dargestellt. Selbst wenn sich der Brechungsindex NDf des gemischten Kraftstoffs mit Temperaturveränderungen ändert, ist es demzufolge möglich, den genauen Alkoholgehalt Ca zu allen Zeiten über dem gesamten Alkoholgehaltsbereich zu erhalten.
Obwohl in der obigen Ausführungsform die ECU 4 unabhängig vorgesehen ist, kann sie in eine Maschinensteuereinrichtung eingebaut werden, beispielsweise eine Kraftstoffeinspritz- Steuereinheit, die in den Zylinder einer Maschine einzusprechende Kraftstoffmenge und außerdem den Einspritzzeitpunkt, bei dem Kraftstoff in jeden Zylinder eingespritzt wird, steuert. Wenn in diesem Fall das gleiche Verarbeitungsprogramm wie in Fig. 7 gezeigt durch eine MPU in der Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit ausgeführt wird, besteht keine Notwendigkeit, das berechnete Alkoholgehaltssignal VCa an eine externe Einrichtung auszugeben, wodurch ermöglicht wird, den D/A-Wandler 66 und die Ausgangsschnittstelle 67 wegzulassen.
Obwohl in der obigen Ausführungsform das Brechungsindexsignal VN und das Temperatursignal VT miteinander als die analoge Komponente und die digitale Komponente gemischt oder aufeinander überlagert werden, können sie als digitale Signale gemischt und aufeinander überlagert werden, wie in Fig. 9 gezeigt.
Fig. 9 zeigt eine Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform umfaßt zusätzlich zu dem Brechungsindexsensor 11' und einen Temperatursensor 12', die die gleichen wie diejenigen in Fig. 1 sind, einen Signalmischer 3' und einen Flüssigkeitsgehaltsrechner 4' in der Form einer ECU, die sich von den entsprechenden Elementen 3, 4 aus Fig. 1 unterscheiden. Der Signalmischer 3' arbeitet dazu, das Brechungsindexsignal VN und das Temperatursignal VT beide in digitaler Form aufeinander zu überlagern, um ein gemischtes Signal VNT' bereitzustellen. Der Flüssigkeitsgehalts-Rechner 4' umfaßt eine Brechungsindex- Modifizierungseinrichtung 6', die einen einzelnen Eingangsport zum Empfangen des einzelnen gemischten Signals VNT' von dem Signalmischer 3' aufweist.
Fig. 10 zeigt ein konkretes Beispiel des Signalmischers 3' aus Fig. 9. Der Signalmischer 3' dieses Beispiels umfaßt einen ersten Verstärker 11' zum Empfangen des Brechungsindexsignals VN in analoger Form von dem Brechungsindexsensor 1' und zum Umwandeln dieses Signals in ein erstes digitales Signal VD1 und einen zweiten Verstärker 12' zum Empfangen des Temperatursignals VT von dem Temperatursensor 2' in analoger Form und zum Umwandeln dieses Signals in ein zweites digitales Signal VD2. Die ersten und zweiten digitalen Signale VD1, VD2 weisen eine entgegengesetzte Polarität zueinander auf. Beispielsweise ist das erste digitale Signal VD1 positiv, während das zweite digitale Signal VD2 negativ ist, oder umgekehrt.
Der Signalmischer 3' umfaßt ferner ein Paar von ersten und zweiten analogen Schaltern 34', 35', deren Eingangsanschlüsse zum Empfang des ersten bzw. zweiten digitalen Signals VD1, VD2 von den ersten und zweiten Verstärkern 11', 12' verbunden sind, und deren Ausgangsanschlüsse zusammengeschaltet sind. Ein Operationsverstärker 37' weist einen ersten negativen oder invertierten Eingangsanschluß, der über einen Widerstand 36' mit den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten analogen Schalter 34', 35' verbunden ist, einen zweiten positiven oder nicht invertierten Eingangsanschluß, der mit Masse verbunden ist, und einen Ausgangsanschluß, der über einen Kondensator 38' mit seinem ersten invertierten Eingangsanschluß verbunden ist, auf. Ein Vergleicher 39' weist einen mit einem Übergang zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 37' und dem Kondensator 38' verbundenen Eingangsanschluß zum Empfangen eines Ausgangssignals A von dem Operationsverstärker 37', das von dem Kondensator 38' integriert wird, und einen mit dem Steueranschluß des ersten analogen Schalters 34' und mit dem invertierten Steueranschluß des zweiten analogen Schalters 35' verbundenen Ausgangsanschluß, auf, so daß die ersten und zweiten analogen Schalter 34, 35 durch das Ausgangssignal von dem Vergleicher 39' alternierend geöffnet und geschlossen werden. Der Vergleicher 39' weist einen oberen Schwellwert und einen unteren Schwellwert auf, so daß er mit einer Hysterese oder einer gewissen Verzögerung dazu dient, das integrierte Ausgangssignal A von dem Operationsverstärker 37' zu invertieren, wenn das integrierte Signal A über den oberen Schwellwert ansteigt oder unter den unteren Schwellwert fällt, um so ein gemischtes Signal VNT' bereitzustellen.
Fig. 11 zeigt als Diagramm den Zusammenhang zwischen dem integrierten Signal A von dem Operationsverstärker 37', das mit der durchgezogenen Linie dargestellt wird, und das gemischte Signal VNT', das von dem Vergleicher 39' ausgegeben und mit der Phantomlinie dargestellt wird. In dieser Figur bezeichnet ein Bezugssymbol T, die Impulsbreite eines Hochpegelimpulses, T&sub2; die Impulsbreite eines Niedrigpegelimpulses, H, L einen hohen Pegel bzw. einen niedrigen und UP, LO den höheren Schwellwert bzw. den unteren Schwellwert des Vergleichers 39'.
Fig. 12 zeigt als Diagramm die Wellenform des gemischten Signals VNT', das von der Brechungsindex- Modifizierungseinrichtung 6' analysiert wird. In dieser Figur entspricht die Impulsbreite Tn eines Hochpegelimpulses (das z.B. dem Brechungsindexsignal VN entspricht) der Impulsbreite T&sub2; eines Niedrigpegelimpulses aus Fig. 11 und die Impulsbreite Tt eines Niedrigpegelimpulses (das z.B. der Temperatur dem Temperatursignal VT entspricht) entspricht der Impulsbreite T, eines Hochpegelimpulses aus Fig. 11.
Der Betrieb der zweiten Ausführungsform, so wie sie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, wird nachstehend unter besonderer Bezugnahme auf die Wellenformdiagramme der Fig. 11 und 12 eingehend beschrieben.
Wenn das gemischte Signal VNT' von dem Vergleicher 39' niedrig ist, wird der erste analoge Schalter (34') geöffnet und der zweite analoge Schalter 35' wird geschlossen, so daß ein zweites digitales Signal VD2 einer negativen Polarität von dem Temperatursensor 2' dem ersten invertierten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 37' eingegeben wird. Infolgedessen erzeugt der Operationsverstärker 37' ein Ausgangssignal in der Form des digitalen Signals VD2, das von dem Kondensator 36' als eine Funktion über der Zeit integriert wird, um ein integriertes Signal A bereitzustellen, wie deutlich in Fig. 11 gezeigt, das bei einer Rate oder einer Steigung proportional zu der Amplitude des zweiten digitalen Signals VD2 ansteigt. Gleichzeitig wird der Schwellenpegel des Vergleichers 39' auf den oberen Schwellwert UP eingestellt, so daß das gemischte Signal VNT' von dem Vergleicher 39' auf einem niedrigen Pegel bleibt, bis das integrierte Signal A von dem Operationsverstärker 37' den oberen Schwellwert UP übersteigt.
Wenn das integrierte Signal A ansteigt so daß es den oberen Schwellwert UP nach Ablauf einer Zeit T&sub2; von dem Start der Integration erreicht, geht das Ausgangssignal VNT' von dem Vergleicher 39' auf einen hohen Pegel. Somit hält die Niedrigpegelperiode des gemischten Signals VNT' über einer Zeitperiode T&sub2; an, die umgekehrt proportional zu der Größe des zweiten digitalen Signals VD2 ist.
Wenn das gemischte Signal VNT' hoch wird, wird der Schwellenpegel des Vergleichers 39' auf den unteren Schwellwert LO eingestellt und gleichzeitig wird der zweite analoge Schalter 35' geöffnet und der erste analoge Schalter 34' geschlossen, so daß das erste digitale Signal VD1 mit einer positiven Polarität von dem Brechungsindexsensor 1' dem ersten invertierten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 37' eingegeben wird. Infolgedessen nimmt das Ausgangssignal A von dem Verstärker 37', das von dem Kondensator 38' integriert wird, bei einer Rate oder Steigung ab, die proportional zu der Größe des ersten digitalen Signals VD1 ist, und wird fortlaufend als eine Funktion der Zeit integriert, bis es den unteren Schwellwert L0 erreicht. Demzufolge hält die Hochpegelperiode des gemischten Signals VNT' über einer Zeitperiode T, an, die umgekehrt proportional zu der Größe des ersten digitalen Signals VD1 ist.
Beispielsweise nimmt das so erhaltene gemischte Signal VNT' eine Wellenform an, die eine Niedrigpegelperiode T&sub2;, die dem Kehrwert des Brechungsindexsignals VN entspricht, und eine Hochpegelperiode T&sub1;, die dem Kehrwert des Temperatursignals VT entspricht, an.
Dementsprechend liest die Brechungsindex- Modifizierungseinrichtung 6' von ihrem einzelnen Eingangsanschluß das gemischte Signal VNT' von dem Vergleicher 39' ein und analysiert es, um ein Impulssignal mit einer Wellenform bereitzugeben, die eine Hochpegelperiode Tn entsprechend dem Brechungsindexsignal VN und eine Niedrigpegelperiode Tt entsprechend dem Temperatursignal VT aufweist.
Die Verwendung des gemischten Signals VNT', das die in dieser Weise aufeinander überlagerten ersten und zweiten digitalen Signale VD1, VD2 aufweist, kann nicht nur eine Signaltrenneinrichtung vermeiden, so wie sie in der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 verwendet wird, sondern erfordert ferner nur einen einzelnen Eingangsanschluß für die Brechungsindex-Modifizierungseinrichtung 6'. Dies dient zur Vereinfachung der Gesamtanordnung der Flüssigkeitsgehalts- Erfassungsvorrichtung.
Obwohl in der obigen Ausführungsform der Figuren 9 und 10 das Brechungsindexsignal VN bzw. das Temperatursignal VT den Zeitdauern T&sub1;, T&sub2; der hohen und niedrigen Pegel des gemischten Signals VNT' entsprechen, können sie anstelle davon der Periode und dem Tastverhältnis des gemischten Signals VNT' entsprechen. In diesem Fall und wie aus Fig. 12 ersichtlich, gleicht die Periode T der Summe der Impulsbreiten Tn, Tt und das Tastverhältnis Dr wird wie folgt ausgedrückt:
Dr = Tn/(Tn + Tt)
Zusätzlich können das Brechungsindexsignal V' und das Temperatursignal VT jeweils den ansteigenden und abfallenden Perioden des gemischten Signals VNT entsprechen.
Obwohl ferner in den obigen Ausführungsformen der Brechungsindexsensor 1,1' von dem photoelektrischen Typ ist, der die empfangene Lichtmenge erfaßt, kann er von dem Positionserfassungs-Typ sein, der die Position des empfangenen Lichts erfaßt, die sich in Abhängigkeit von den Veränderungen im Brechungsindex einer zu erfassenden Flüssigkeit verändert.
Ferner umfaßt der gemischte Kraftstoff eine erste Flüssigkeit in der Form von Alkohol und eine zweite Flüssigkeit in der Form von Benzin, sie kann aber außer den obigen Flüssigkeiten auch irgendwelche andere zwei Arten von Flüssigkeiten umfassen, die sich in ihren Charakteristiken des Brechungsindex über der Temperatur unterscheiden.

Claims

1. Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Gehalts einer Flüssigkeitskomponente, die in einer gemischten Flüssigkeit enthalten ist, wobei die Vorrichtung umfaßt:

a) einen Brechungsindexsensor (1) zum Erfassen des Brechungsindex der gemischten Flüssigkeit und zum Erzeugen eines entsprechenden Brechungsindexsignal (VN);

b) einen Temperatursensor (2) zum Erfassen der Temperatur der gemischten Flüssigkeit und zum Erzeugen eines entsprechenden Temperatursignals (VT); und

c) einen Flüssigkeitsgehalts-Rechner (4) zum Berechnen des Gehalts der Flüssigkeitskomponente auf Grundlage des Brechungsindexsignals und des Temperatursignals;

dadurch gekennzeichnet, daß

d) ein Signalmischer (3) vorgesehen ist, um das Brechungsindexsignal und das Temperatursignal miteinander zu mischen, um ein einzelnes gemischtes Signal (VNT) zu erzeugen;

e) der Flüssigkeitsgehalts-Rechner (4) dafür ausgelegt ist, um den Gehalt der Flüssigkeitskomponente auf Grundlage des einzelnen gemischten Signals zu berechnen.

2. Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechungsindexsignal und das Temperatursignal beide in analoger Form sind und, daß der Signalmischer umfaßt:

einen ersten Operationsverstärker (11), der zum Empfang des Brechungsindexsignals von dem Brechungsindexsensor oder des Temperatursignals von dem Temperatursensor angeschlossen ist, wobei der erste Operationsverstärker (11) betreibbar ist, um die analoge Form von einem der empfangenen Signale aufrechtzuerhalten;

einen zweiten Operationsverstärker (12), der zum Empfang des anderen Signals des Brechungsindexsignals und des Temperatursignals verbunden ist, um das andere Signal von einer analogen in eine digitale Form umzuwandeln; und

einen analogen Schalter (31), der einen mit dem ersten Operationsverstärker (11) verbundenen Eingangsanschluß, einen mit dem zweiten Operationsverstärker (12) verbundenen Steueranschluß und einen mit dem Flüssigkeitsgehalts-Rechner verbundenen Ausgangsanschluß aufweist, wobei der analoge Schalter von einem digitalen Signal, das von dem zweiten Operationsverstärker (12) ausgegeben wird, geöffnet und geschlossen wird.

3. Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechungsindexsignal und das Temperatursignal beide eine analoge Form aufweisen und, daß der Signalmischer umfaßt:

einen ersten Operationsverstärker (11), der zum Empfang des Brechungsindexsignal von dem Brechungsindexsensor bzw. dem Temperatursignal von dem Temperatursensor angeschlossen ist, wobei der erste Operationsverstärker betreibbar ist, um die analoge Form von einem der empfangenen Signale aufrechtzuerhalten;

einen zweiten Operationsverstärker (12), der zum Empfang des anderen Signal des Brechungsindexsignals und des Temperatursignals verbunden ist, um das andere Signal von einer analogen in eine digitale Form umzuwandeln; und

einen dritten Verstärker (33'), der einen über einen Widerstand (32') mit dem ersten Operationsverstärker (11) verbundenen Eingangsanschluß und einen mit dem Flüssigkeitsgehalts-Rechner verbundenen Ausgangsanschluaufweist;

einen analogen Schalter (31'), der mit einem Knoten zwischen dem Widerstand und dem dritten Verstärker, eine mit dem zweiten Operationsverstärker verbundenen Steueranschluß und eine mit Masse verbundenen Ausgangsanschluß verbunden ist, wobei der analoge Schalter durch ein von dem zweiten Operationsverstärker ausgegebenes digitales Signal geöffnet und geschlossen wird, um so die Übertragung des analogen Signals von dem ersten Operationsverstärker an den dritten Verstärker zuzulassen und zu unterbrechen.

4. Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsgehalts- Rechner umfaßt:

eine Signaltrenneinrichtung (5) zum Erzeugen einer Brechungsindexkomponente entsprechend dem Brechungsindexsignal und einer Temperaturkomponente entsprechend dem Temperatursignal; und

eine Brechungsindexmodifizierungs- und Flüssigkeitsgehalts-Berechnungseinrichtung (6) zum Modifizieren des erfaßten Brechungsindex der Flüssigkeit von dem Brechungsindexsensor auf Grundlage des Temperatursignals von dem Temperatursignal, um einen bezüglich der Temperatur korrigierten Brechungsindex der Flüssigkeit bereitzustellen, wobei die Brechungsindexmodifizierungs- und Flüssigkeitsgehalts- Berechnungseinrichtung betreibbar ist, um den Gehalt jeder Flüssigkeitskomponente auf Grundlage des bezüglich der Temperatur korrigierten Brechungsindex zu berechnen.

5. Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaltrenneinrichtung (5) einen einzelnen Eingangsanschluß, der zum Empfang des gemischten Signals von dem Signalmischer angeschlossen ist, einen ersten Ausgangsanschluß, der direkt mit dem Eingangsanschluß über eine Signalleitung zum Ausgeben des gemischten Signals als eine analoge Komponente verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsanschluß, der mit dem Eingangsanschluß über einen Vergleicher (52) verbunden ist, aufweist, wobei der Vergleicher (52) eine digitale Komponente in Abhängigkeit davon erzeugt, ob das gemischte Signal höher oder niedriger als ein vorgegebener Schwellwert (53) ist.

6. Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalmischer (3) umfaßt:

einen ersten Verstärker (11') zum Empfangen des Brechungsindexsignals in analoger Form von dem Brechungsindexsensor und zum Umwandeln dieses Signals in ein erstes digitales Signal;

einen zweiten Verstärker (12') zum Empfangen des Temperatursignals in analoger Form von dem Temperatursensor und zum Umwandeln dieses Signals in ein zweites digitales Signal, wobei die ersten und zweiten digitalen Signale zueinander entgegengesetzte Polarität aufweisen;

einen ersten analogen Schalter (34'), der einen Eingangsanschluß, der zum Empfang des ersten digitalen Signals von dem ersten Verstärker angeschlossen ist, einen Ausgangsanschluß und einen Steueranschluß aufweist;

einen zweiten analogen Schalter (35'), der einen Eingangsanschluß, der zum Empfang des zweiten digitalen Signals von dem zweiten Verstärker angeschlossen ist, einen Ausgangsanschluß und einen Steueranschluß aufweist;

einen Operationsverstärker (37'), der einen ersten invertierten Eingangsanschluß, der über einen Widerstand (36') mit den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten analogen Schalter verbunden ist, einen zweiten nicht invertierten Eingangsanschluß, der mit Masse verbunden ist und einen Ausgangsanschluß, der über einen Kondensator (38') mit dem ersten invertierten Eingangsanschluß davon verbunden ist, aufweist; und

einen Vergleicher (39') mit einem Eingangsanschluß, der mit einem Übergang zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers (37') und dem Kondensator (38') zum Empfang eines Ausgangssignals von dem Operationsverstärker, das von dem Kondensator integriert wird, verbunden ist, und einem Ausgangsanschluß, der mit dem Steueranschluß des ersten analogen Schalters und mit dem Steueranschluß des zweiten analogen Schalters über einen Inverter verbunden ist, so daß die ersten und zweiten analogen Schalter durch das Ausgangssignal von dem Vergleicher alternierend geöffnet und geschlossen werden, wobei der Vergleicher einen oberen Schwellwert und einen unteren Schwellwert aufweist, so daß er dazu dient, mit einer Hysterese das integrierte Ausgangssignal von dem Operationsverstärker so zu invertieren, daß es in einem Bereich zwischen den oberen und unteren Schwellwerten ist, um ein gemischtes Signal bereitzustellen.

7. Flüssigkeitsgehalts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungsindex- Modifizierungseinrichtung (6) umfaßt:

eine Speichereinrichtung (64, 65) zum Speichern eines Referenzbrechungsindex und eines Modifikationskoeffizienten bei einer vorgegebenen Referenztemperatur für jede der Flüssigkeitskomponenten;

eine Brechungsindex-Berechnungseinrichtung (63) zum Berechnen des Brechungsindex jeder Flüssigkeitskomponente bei der Temperatur der Flüssigkeit, so wie sie von dem Temperatursensor erfaßt wird, unter Verwendung des Referenzbrechungsindex und des Modifikationskoeffizienten bei der vorgegebenen Temperatur für die entsprechende Flüssigkeitskomponente; und

eine Interpolationseinrichtung (63) zum Berechnen eines tatsächlichen Brechungsindex für jede Flüssigkeitskomponente auf Grundlage des primären Brechungsindex davon, der von dem Brechungsindexsensor erfaßt wird, und dem geschätzten Brechungsindex davon, der von der Brechungsindex-Berechnungseinrichtung berechnet wird.