DE3036347A1

DE3036347A1 - Fluessigkeitsmesssystem

Info

Publication number: DE3036347A1
Application number: DE19803036347
Authority: DE
Inventors: Sarkis Canoga Park Calif. Barkhoudarian
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1981-05-27
Also published as: GB2059596A; DE3036347C2; GB2059596B; FR2466754A1; CA1139963A; IT8024926A0; IT1133821B; US4296472A; SE8006792L; FR2466754B1

Description

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Dipl -Ing Dipl -Chem Dipt -Ing. λ a q, λ *j * «■»

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G ■ -'—' >5^OD0*1 /

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

26. September 1980

Rockwell International Corporation, 600 Grant Street, Pittsburgh, Pennsylvania 15219, V.St.A.

Unser Zeichen: R 1007

Flüssigkeitsmeß system

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsmeßsystem, mit dem Flüssigkeitsmengen sowie Durchflußraten gemessen werden können. Für die Flüssigkeitsmessungen werden kapazitive Meßsonden verwendet.

Die bisher bekannten Techniken zur Messung der Kraftstoffmenge bzw. der Durchflußrate bei Fahrzeugen sind relativ ungenau und werden üblicherweise nur in Bruchteilen der gesamten Tankfüllmenge angegeben, so daß nur eine grobe Schätzung des Tankinhaltes möglich ist. Kraftstoffflußraten werden im allgemeinen durch relativ aufwendige Verdrängungsvorrichtungen gemessen, so z.B. mittels mechanischer Kolben oder Durchflußpropellern. Derartige Verdrängungsvorrichtungen, die z.B. in den US-Patentschriften 4 043 198 und 2 304 822 beschrieben sind, hängen von den Strömungsmechanismen und/oder von Ventilschaltmechanismen ab,

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Einige Arten von Systemen zur Messung der Durchflußrate verwenden ein Reservoir oder einen sogenannten "Substraktivtank" in Verbindung mit Verdrängungsmechanismen, wie dies z.B. in den US-Patentschriften 3 332 283, 3 659 097, 3 714 823,

3 937 083 und 4 020 683 beschrieben ist. Mit diesen Arten von Durchfluß-Meßsystemen ist es nicht möglich, die in dem Tank verbliebene oder in den Tank zugeführte Kraftstoffmenge für sich oder eine Änderung des Kraftstoffstandes in dem Tank zu messen. Zudem werden die Genauigkeit und Empfindlichkeit derartiger Meßsysternedurch dynamische Kräfte beeinflußt, so z.B. Vibrationen, Schocks, durch die Fahrzeugbeschleunigung, durch die Strömungsdynamik usw..

Es ist bereits bekannt, kapazitive Meßsonden für verschiedene Kraftstoffmessungen zu verwenden, wie dieses z.B. in den US-Patentschriften 2 354 964, 2 656 977, 2 767 360, 2 772 049,

4 090 408 und 3 918 306 erläutert ist. Derartige Systeme sind in der Regel nicht flexibel genug, um sowohl die Kraftstoffdurchflußrate als auch den Kraftstoffverbrauch bzw. die Kraftstoff restmenge zu messen. Außerdem sind für diese Meßsysteme komplexe und aufwendige Analogeinrichtungen notwendig, mit denen nur kursorische Messungen vorgenommen werden können. In Verbindung mit verschiedenen Typen von Meßfühlern, so z.B. Geschwindigkeits- und Kraftstoffmessern sind auch digitale Prozeßtechniken bekannt. Für diese Prozeßtechniken seien die US-Patentschriften 3 908 451, 3 921 444, 3 927 305, 3 938 372, 3 975 952, 4 061 023, 4 112 492 und 4 136 563 genannt.

In den US-Patentschriften 4 134 301 und 4 073 186 sind Mikroprozeßrechner genannt, die mit nicht kapazitiv arbeitenden Durchfluß-Meßsystemen verwendet werden; in der US-PS 4 083 ist eine kapazitive Meßsonde und ein Nur-Lesespeicher erwähnt,

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um mit Hilfe von Umrechnungswerten Niohtlinearitäten der Meßsonde zu kompensieren.

Die oben erwähnten Patentschriften, gemäß denen die Substraktivtank-Technik verwendet wird, als auch die US-PS 3 423 998 betreffen Messungen an teilweise zurückgeleiteten Kraftstoffen, wie dies z.B. in Dieselmaschinen der Fall ist. Bei solchen Maschinen wird ein hoher Anteil des zugeleiteten Kraftstoffes nicht von der Maschine verbrannt, sondern vielmehr zu dem Kraftstofftank zurückgeleitet. Kraftstoffmessungen werden dadurch schwierig, da der zurückgeleitete Kraftstoff im allgemeinen heiß, schaumig und unstabil ist, einen Zustand, den man teilweise als zähen Rückfluß bezeichnen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches , ohne großen Aufwand herzustellendes Flüssigkeitsmeßsystem anzugeben, das nicht nach dem Durchflußprinzip arbeitet und mit dem die Nachteile bekannter Meßsysteme vermieden werden können; mit dem Meßsystem sollen sowohl Flüssigkeitsmengen als auch Durchflußraten gemessen werden können. Außerdem soll mit dem Meß system die Schwierigkeit überwunden werden., den Unterschied bei zwei Flußraten abzulesen und anzuzeigen, der in Dieselnaschine auftritt, wo eine beträchtliche Menge des der Maschine zugeleiteten Kraftstoffes wieder zu dem Kraftstofftank zurückgeführt wird. Außerdem soll das nicht nach dem Durchflußsystem arbeitende Meßsystem mit der Meßsonde in vorhandene Kraftstofftanks von Dieselmaschinen von Fahrzeugen eingebaut werden können, ohne daß hierfür an dem Kraftstofftank Änderungen vorgenommen werden müssen. Außerdem sollen mit dem Meßsystem Kraftstoff-Flußraten und Kraftstoffmengen unabhängig von Temperatureinflüssen gemessen werden können, so daß keine speziellen Temperaturkompensationseinrichtungen notwendig sind.

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Mit der Erfindung wird eine nicht nach dem Durchflußprinzip arbeitende kapazitive Meßsonde in Verbindung mit einer digital arbeitenden Schnittstelle und einem Mikroprozeßrechner geschaffen ;das Meßsystem ist billig herzustellen und vielseitig einsetzbar für die Messung und Aufzeichnung des Kraftstoffstandes, z.B. Dieselkraftstoffstandes und der Kraftstoffflußrate. Einer Bedienungsperson werden die Werte für den Kraftstoffstand und die Durchflußrate angezeigt; außerdem werden diese Werte gespeichert und können nachfolgend ausgelesen und an einer entfernten Stelle prozeßtechnisch behandelt werden. Mit der Erfindung wird ferner eine kapazitive Meßsonde in Verbindung mit einer digital arbeitenden Schnittstelle und einem Daten bearbeitenden Prozeßrechner geschaffen, mit dem die Entwicklung und Änderung der Datensignale für den Kraftstoffstand und die Durchflußrate gespeichert werden. Diese Datensignale werden zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauches und des Kraftstoffrestbestandes verwendet.

Die erhaltenen Meßwerte sind nicht von der Temperatur abhängig;, vielmehr wird eine Eigenschaft des Kraftstoffes ausgenutzt, da dieser einen Temperaturkoeffizienten aufweist, der nahezu gleich, jedoch entgegengesetzt zu dem Dichte-Temperaturkoeffizienten bei einer Volumenänderung ist. Durch die Verwendung einer kapazitiven Meßprobe mit einem Kapazitätswert, der von der Dielektrizitätskonstantendes Kraftstoffes abhängt/ können exakte Messungen für die Durchflußrate und die Kraftstoff menge ausgeführt werden, ohne daß eine eigene Temperaturkompensationsschaltung vorgesehen ist.

Die Erfindung kann als ein nicht nach dem Durchflußprinzip arbeitendes Meßsystem zur Verwendung in Kraftstofftanks von Fahrzeugen bezeichnet werden, die eine kapazitive Meßsonde, eine digital arbeitende Schnittstelle, ferner einen Daten bearbeitenden Prozeßrechner und eine Ausgabeschaltung für die

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Datensignale aufweist. Das Meßsystem weist eine kapazitive Meßsonde aus zwei konzentrischen, in Abstand voneinander gehaltenen Elektroden auf, die mit dem Tank befestigt sind und in den Kraftstoff eintauchend in das Tankinnere reichen. Die digital arbeitende Schnittstelle, die elektrisch mit der Meßsonde verbunden ist, erzeugt digitale, dem Kapazitätswert zwischen den beiden Elektroden entsprechende Signale. Der Prozeßrechner ist entfernt von dem Kraftstofftank nahe einer Bedienungsperson in einem Fahrzeugabteil angeordnet und empfängt digitale Signale. Der Prozeßrechner weist einen Programmspeicher, einen Datenspeicher sowie eine mit dem Programmspeicher und dem Datenspeicher verbundene Recheneinheit zur Berechnung der Kraftstoffmenge in dem Tank aus den digitalen Signalen auf; der Datenspeicher speichert dabei die der Kraftstoffmenge entsprechenden Datensignale. Die Ausgabeschaltung stellt die Datensignale zur Verfügung', so daß die Kraftstoffmenge angezeigt werden kann. Durch mehrere Messungen des Kraftstoffstandes über relativ kurze Zeitintervalle werden durch den Prozeßrechner Durchflußraten quasi unverzögert geliefert. Die der Durchflußrate und auch dem Kraftstoffstand entsprechenden Datensignale können gespeichert und von einem Datenübertragungssystem ausgelesen werden; nachfolgend werden diese Daten in einem entfernten zentralen Prozeßrechner prozeßtechnisch behandelt.

Mit einem elektronischen Flussigkeitsmeßsystem gemäß der Erfindung können vorteilhaft Meßwerte für den momentanen Kraftstoffverbrauch bereitgestellt werden. Die Wiederholzeiten für diese Messungen liegen im Bereich von ein bis zwei Sekunden , z.B. bei 1,2 Sekunden. Die gespeicherten, den Kraftstoffstand angebenden Datensignale ermöglichen einen raschen Zugriff zu mehreren Ergebniswerten für den Flüssigkeitsstand, wobei diese Werte in relativ kurzen Zeitintervallen nach-

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einander aufgenommen worden sind. Dadurch kann ein einfaches Programm für die Berechnung des Durchschnittswertes aus einer Gruppe von vorhergehenden Ergebniswerten bereitgestellt werden, wobei dieser Durchschnittswert der Bedienungsperson angezeigt oder weiterhin gespeichert, wird, um dann von dem Datenübertragungssystem zur nachfolgenden prozeßtechnischen Behandlung ausgelesen zu werden. Die KraftstoffStandmessungen können innerhalb sehr kurzer Zeitintervalle in der Größenordnung von etwa 10 Millisekunden gemessen werden. Dies ermöglicht nahezu unverzögerte Durchflußratenmessungen bei der Verwendung eines Mikroprozeßrechners, einer digital arbeitenden Schnittstelle und einer kapazitiven Meßsonde. Außerdem arbeitet das Meßsystem gemäß der Erfindung nicht nach dem Durchflußprinzip und stört deshalb nicht die normale Flüssigkeitsströmung in Leitungen oder Durchflußraten, die gemessen werden sollen. Das Meßsystem gemäß der Erfindung weist damit einen erheblichen Vorteil gegenüber zahlreichen anderen Systemen auf, bei denen in den vorhandenen Leitungen Abzweigungen vorgenommen werden müssen, um Durchflußraten zu messen. ·

Das Meßsystem gemäß der Erfindung ist besonders bei Kraftstoffen vorteilhaft einsetzbar, so z.B. für alle Kraftstoffe aus Erdöl, wie Dieselkraftstoff, Benzin, Kerosin oder Petrolium, Heizöl, Maschinenöl, synthetische öle oder dgl.. Diese Substanzen haben im allgemeinen eine Dielektrizitätskonstante zwischen 2 und 3. Um die zu messende Flüssigkeit von Luft zu unterscheiden, können die Meßsonde und das System gemäß der Erfindung vorteilhaft für Substanzen verwendet werden, deren Dielektrizitätskonstante größer als 1 ist.

Mit der Erfindung wird ein elektronisches, nicht nach dem Durchflußprinzip arbeitendes Flüssigkeits- bzw. Kraftstoffmeßsystem angegeben, das speziell für die Verwendung in Kraftstofftanks

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von Dieselmaschinen geeignet ist. Das Meß system gemäß der
Erfindung kann zur Messung des Kraftstoffstandes , des Kraftstoffverbrauchs, der Kraftstoff-Durchflußrate, der Massenflußrate und anderer Parameter verwendet werden. Das Meßsystem weist eine kapazitive Meßsonde, eine digital arbeitende Schnittstelle und einen Datenprozeßrechner auf. Die kapazitive Meßsonde kann in einer vorhandenen Einlaßöffnung für einen Kraftstoffmesser in einem Kraftstofftank eingebaut werden und stört nicht die normale Strömung des zurückgeleiteten Dieselkraftstoffes.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus
den Ansprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert ist. In der Zeichnung
stellen dar:

Figur 1 ein Gesamtblockdiagramm eines elektronischen Kraftstoff meß systems gemäß der Erfindung;

Figur 2 einen Querschnitt einer bei dem Meßsystem verwendeten kapazitiven Meßsonde mit einer Tragkonstruktion für eine digital arbeitende Schnittstelle;

Figur 3 einen Querschnitt eines zweiten Aüsführungsbeispieles einer für das Meßsystem verwendeten kapazitiven Meßsonde, bei der an deren unteren Ende eine Referenz-Meßsonde angeordnet ist;

Figur 3A ein Blockdiagramm für die Anordnung einer zweiten digital arbeitenden Schnittstelle für die Referenz-Meßsonde gemäß Figur 3;

Figur 4 ein schematisches Schaltbild der digital arbeitenden Schnittstelle für das Meßsystem gemäß der Erfindung;

Figur 5 ein schematisches Blockdiagramm eines bei dem Meßsystem gemäß der Erfindung verwendeten Prozeßrechners.

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In Figur 1 ist ein Gesamtblockdiagramm eines elektronischen Kraftstoffmeßsystemes 2 dargestellt. Das Kraftstoffmeßsystem 2 wird in der dargestellten Form zur Verbrauchsmessung von Dieselkraftstoffen in einer Dieselmaschine verwendet. Diese Maschine weist einen Tank 4 zur Aufnahme von Dieselkraftstoff , eine Kraftstoffzuleitung 6 für den Motor und eine Kraftstoffrückleitung 8 in den Tank auf. Das elektronische Kraftstoffmeß system 2 weist eine Kapazitätssonde 10 , eine digital arbeitende Schnittstelle 12 und einen Prozeßrechner 14 auf. Die Sonde 10 ist in eine vorhandene übliche Einlaßöffnung des Tanks 4 für einen Kraftstoffmesser 4 eingesetzt und mittels eines Flansches 18 mit einem Flansch 20 an der Einlaßöffnung verbunden. Die Schnittstelle 12 ist mit einem Gehäuse 22 abgedeckt. Die Schnittstelle 12 wird über Leitungen 24 und 26, die in der Regel mit der Fahrzeugbatterie verbunden sind, mit Energie versorgt. Es kann allerdings auch eine kleine Batterie in der Schnittstelle 12 selber vorhanden sein. Der Ausgang der Meßsonde 10 und der Schnittstelle 12 ist über eine Leitung 28 mit dem Prozeßrechner 14 verbunden. Der Prozeßrechner 14 kann z.B. einenRechner sowie einen Datenspeicher aufweisen, mit dem Signale von der Meßsonde 10 und der Schnittstelle gespeichert werden können , die ein Maß für die Kapazität der Meßsonde 10 und entsprechend für das Kraftstoffniveau in dem Tank 4 sind. Das Ergebnis am Ausgang des Prozeßrechners 14 kann einer Bedienungsperson mittels einer Anzeige 30 angezeigt werden. Der Prozeßrechner 14 kann zusätzlich mit einem Datenübertragungssystem 32 verbunden werden, der die im Speicher des Prozeßrechners 14 gespeicherten Datensignale ausliest und in einem internen Speicher einspeichert. Der interne Speicher in dem Datenübertragungssystem kann z.B. ein Magnetband enthalten. Das Datenübertragungssystem 32 ist tragbar und dient dazu, Datensignale aus Speichern von mehreren Kraftstoffmeßsystemen auszulesen, so daß all diese Daten von einem großen zentralen

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Rechnersystem verarbeitet werden können. Aus diesem Grunde ist das Datenübertragungssystem 32 in Figur 1 mit einer diesen Vorgang darstellenden gebrochenen Linie mit einem entfernten zentralen Prozeßrechner 34 verbunden. Mit diesem Prozeßrechner 34 ist ein Drucker 36 verbunden, mit dem die berechneten Daten ausgedruckt werden können. Das Datenübertragungssystem und der entfernte zentrale Prozeßrechner werden in ähnlicher Art benutzt, wie dies in der DE-OS 29 07 679 beschrieben ist.

Wie in Figur 1 gezeigt, ist die Länge der kapazitiven Sonde 10 so bemessen, daß sie in den Tank etwas tiefer als das Ende der Kraftstoffzuleitung 6 für den Motor hineinragt, üblicherweise ragt die kapazitive Sonde 10 nicht bis zu dem Boden des Tanks, da der dortige Kraftstoff nicht durch die Kraftstoffzuführleitung 6 erreicht wird, so daß beim praktischen Betrieb in einem solchen Fall der Tank als leer angesehen wird, wenn das Niveau des Kraftstoffes unterhalb des äußersten Endes der Zuführleitung 6 liegt.

Der Prozeßrechner 14 kann selbstverständlich noch mehrere andere Eingangssignale erhalten, so z.B. Signale von Geschwindigkeit s- und Umdrehungszahl-Meßumsetzern u.dgl.. Der Prozeßrechner 14 kann zur Berechnung von anderen Fahrzeugparametern verwendet werden, so z.B. den Werten für gefahrene Kilometer pro Liter Kraftstoff, Kraftstoffmenge pro Motorumdrehung , Kraftstoffmenge pro ZyIinderzündung usw.. Ferner können zusätzliche Meßsonden in Art der Meßsonde 10 mit entsprechenden Schnittstellen im Fahrzeug zur Messung von anderen Flüssigkeitsniveaus verwendet werden, so z.B. zur Messung von Wasser, Öl, Bremsflüssigkeit usw.. Solche zusätzliche Eingänge sind in Figur 1 durch weitere Signalleitungen 29 dargestellt.

Es ist wünschenswert, die Schnittstelle 12 möglichst nahe an der

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kapazitiven Sonde 10 anzuordnen, um so die Aufnahme von Streukapazitäten zu verringern. Vorzugsweise sind deshalb die Sonde und die Schnittstelle 12 beide an dem Plansch 18 befestigt, mit dem somit die Sonde 10 an dem Tank 4 befestigt wird und auch die Schnittstelle 12 nahe an der Sonde 10 gehalten wird.

In Figur 2 ist ein detaillierterer Querschnitt durch die kapazitive Sonde 10 mit einer Haltekonstruktion für die Schnittstelle 12 dargestellt. Die Sonde 10 weist eine äußere zylindrische Elektrode 40 und eine innere zylindrische Elektrode 42 auf. Die beiden Elektroden sind zueinander konzentrisch und jeweils an ihren unteren Enden 44 bzw. 46 offen. Mit dem Flansch wird die gesamte Anordnung am Flansch 20 an der Einlaßöffnung für den Kraftstoffmesser befestigt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Der Flansch 18 sichert auch die beiden äußeren und inneren zylindrischen Elektroden innerhalb der zentralen Flanschöffnung. Um die innere und äußere zylindrische Elektrode voneinander mit Abstand zu halten und voneinander zu isolieren, ist eine Distanzhülse 48 aus isolierendem Material vorgesehen. Die unteren Enden der zylindrischen Elektroden 40 und 42 werden mittels Nieten 50 aus isolierendem Material voneinander in Abstand gehalten. Üblicherweise werden drei solche Nieten längs des Umfanges in einem Winkelabstand von 120° angeordnet.

Die Sonde weist ferner eine obere Stützplatte 52 auf, die die innere zylindrische Elektrode 42 der Sonde 10 abschließt und als Träger und Befestigung für den Schnittstellenschaltkreis 12 dient. Die elektrische Schaltung der Schnittstelle 12 ist auf einem gedruckten Schaltungsbord 54 angeordnet, das mit der inneren zylindrischen Elektrode über eine Schraube 56 , eine Distanzhülse 58 , eine Nietmutt^r 60 und die obere Stützplatte verbunden ist. über die obere Stützplatte 52, die Nietmutter 60 und die Schraube 56 und/oder auch über die Distanzhülse 58 wird ferner auch der elektrische Kontakt mit der inneren

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zylindrischen Elektrode 42 hergestellt. Die gedruckte Schaltungsplatte 54 ist ferner auch mit dem Flansch 18 über Schrauben 62 und zugeordnete Distanzhülsen 64 befestigt. Üblicherweise werden diese Schrauben und Distanzhülsen am Umfang der gedruckten Schalungsplatte 54 in einem Winkelabstand von 120° angeordnet. Die einzelnen Schaltungsteile der Schnittstelle sind mit der gedruckten Schaltungsplatte 54 verbunden und aus Gründen der Einfachheit in der Figur nicht dargestellt. Ein detailliertes Schaltungsdiagramm der Schnittstelle 12 ist in Figur 4 gezeigt.

Das Gehäuse 22 bildet eine Schutzhaube für die Schnittstelle und schützt diese vor Beschädigungen, Staub usw..

Der Flansch 18 weist ferner mehrere Löcher 66 auf, die mit entsprechenden Öffnungen in dem Flansch 20 der Einlaßöffnung des Kraftstoffmessers fluchten, wodurch die Gesamtmeßsonde mit dem Tank 4 verbunden werden kann.

In der Praxis ist es wünschenswert, daß die verwendete Meßsonde 10 eine solche Länge hat, daß sie ein wenig unter das untere Ende der Kraftstoffzuführleitung 6 für den Motor ragt. Zur Herstellung der Meßsonde 10 ist es möglich, die äußeren und inneren zylindrischen Elektroden 40 bzw. 42 in der gewünschten Länge abzuschneiden und nachfolgend nahe dem unteren Ende 44 der inneren Elektrode 42 Löcher zu bohren, so daß die isolierenden Nieten 50 hier eingesetzt werden können. Auch könnten Löcher für die Nieten in regelmäßigen Abständen bereits in die innere Elektrode über deren gesamte Länge gebohrt werden, bevor die Elektrode auf die gewünschte Länge abgeschnitten wird.

Die Meßsonde 10 mit den äußeren und inneren zylindrischen Elektroden 40 bzw. 42 werden vorzugsweise noch eloxiert, um

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mögliche Kurzschlüsse aufgrund der elektrischen Leitung in dem Dieselkraftstoff möglichst zu verhindern. Obwohl die Elektroden auch in anderer als der dargestallten Anordnung verwendet werden können, werden konzentrische Elektroden bevorzugt verwendet, weil dadurch auch die Steifigkeit der gesamten Struktur am besten ist.

Auf einer Befestigungshülse am unteren Ende der Meßsonde 10 kann für diese kapazitive Hauptsonde 10 noch eine Referenzsonde befestigt sein. In Figur 3 ist ein Querschnitt durch eine untere Befestigungshülse 80 dargestellt, die für die Referenzsonde benutzt wird. Die Befestigungshülse 80 ist aus Isolationsmaterial, z.B. Azetal oder Nylon und weist einen Zylinder 82 auf, durch den drei Öffnungen zur Aufnahme von isolierenden Nieten 50 gebohrt sind. Der äußere Durchmesser des Zylinders 82 ist ein wenig schmaler als der innere Durchmesser der inneren zylindrischen Elektrode 42. Die Befestigungshülse 80 weist ferner eine Schulter 84 mit einer Nut 86 zur Aufnahme eines O-Ringes 88 auf. Der O-Ring 88 wird zwischen der Innenwand der äußeren zylindrischen Elektrode 40 und der Schulter 84 zusammengedrückt, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Die untere Befestigungshülse 80 dient demnach auch dazu, die unteren Enden der äußeren und inneren zylindrischen Elektroden 40 bzw. 42 koaxial zueinander in dem gewünschten Abstand zu halten. Die Öffnungen 89 dienen dazu, daß zwischen den inneien und äußeren zylindrischen Elektroden Flüssigkeitsaustausch erfolgen kann.

Eine Teilfläche des Zylinders 82 ist mit einem galvanischen Überzug versehen, der eine Referenzelektrode 90 bildet. Die äußere zylindrische Elektrode 40 wird als Grundelektrode verwendet. Demnach muß als Referenzkapazität eine Teilfläche des Zylinders 82 mit einem galvanischen überzug versehen werden, der von der inneren zylindrischen Elektrode 42 getrennt und nicht in elektrischem Kontakt ist. Die mit Masse verbundene äußere zylindrische Elektrode 40 dient so als Gegenelektrode sowohl

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für die innere zylindrische Elektrode 42 und die Referenzelektrode 90.

Dadurch, daß die Referenzelektrode 90 unterhalb des unteren Endes 46 der inneren zylindrischen Elektrode angeordnet ist, wird sichergestellt , daß die Referenzelektrode 90 immer im Kraftstoff eingetaucht ist. Die Referenzelektrode ist mit einem elektrischen Draht 94 mit einer Schnittstelle 12¹ verbunden, die ähnlich der Schnittstelle 12 aufgebaut ist. Der Prozeßrechner 14 empfängt dann Signale von beiden Schnittstellen 12 und 12', wie dies in Figur 3A dargestellt ist.

Ein Vorteil bei der Verwendung von Meßsonden gemäß Figur 3 liegt darin, daß die untere Befestigungshülse 80 für alle Längen von unterschiedlichen Meßsonden 10 gleiche Dimensionen hat. Es ist somit für Meßsonden unterschiedlicher Längen nur notwendig, die äußeren und inneren zylindrischen Elektroden auf die gewünschte Länge abzuschneiden. Die untere Befestigungshülse 80 wird dann auf das Ende all solcher Meßsonden 10 gesteckt und hält die beiden Elektroden in Abstand voneinander; gleichzeitig bildet sie die gewünschte Referenzsonde.,

Mit einer kapazitiven Referenzsonde, wie in Figur 3 dargestellt, kann vorteilhaft die Art des in dem Tank enthaltenen Kraftstoffes bestimmt werden. Da die Referenzelektrode im Normalfall ständig in den Kraftstoff bzw. die Flüssigkeit eingetaucht ist, ist sowohl die effektive Elektrodenfläche als auch der Kondensatorspalt konstant, so daß die Kapazität allein von der absoluten Dielektrizitätskonstante des zwischen den Referenzelektroden vorhandenen Materials abhängig ist. Die absolute Dielektrizitätskonstante ist ihrerseits jedoch kennzeichnend für die Art des verwendeten Materials bzw. der verwendeten Flüssigkeit. Auf diese Weise ist es möglich festzustellen, ob Dieselkraftstoff, Wasser oder andere Substanzen in den Tank eingepumpt werden, indem bei digitaler Signal-

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verarbeitung z.B. die Periodendauer bzw. Frequenz der für den gewünschten Kraftstoff als auch für andere handelsübliche, in den Tank einzupumpende Flüssigkeiten erwarteten Zeitsignale eingespeichert wird . Falls eine nicht gewünschte Substanz in den Tank gepumpt wird, so kann dieses z.B. einer Bedienungsperson des Fahrzeuges auf der Anzeige 30 in Figur 1 dargestellt werden, oder indem Nachschlagetabellen verwendet werden, aus denen die Identität des in den Tank eingefüllten Kraftstoffes entnommen werden kann.

In Figur 4 ist ein schematisches Stromlaufdiagramm der Schnittstelle 12 dargestellt. Die Schnittstelle 12 weist einen Zeitkreis 100, Widerstände R1, R2, R3 und R4 , ein Potentiometer P1, Kondensatoren C1, C2, C3 und C4 sowie eine Diode D1 auf. Der Zeitkreis 100 liefert Ausgangssignale an die Ausgangssignalleitung 28 und spricht auf den Spannungswert an den Eingangssignalleitungen 102 und 104 an. Als Zeitkreis 100 kann z.B. der als astabiler Multivibrator zu betreibende Baustein MC1555 verwendet werden. In der Zeichnung sind die Nummern für die Anschlüsse dieses Modells so wie in den Datenblättern der Hersteller eingezeichnet. Der aus der dargestellten Schaltkreiskonfiguration resultierende astabile Multivibrator wird über die Serienschaltung der Widerstände Rl, P1, R2 und R3 geladen und über die Serienschaltung aus den Widerständen R1, P1 und R2 entladen. Die kapazitive Meßsonde 10 bildet einen Teil des RC-Lade- und Entladekreises, so daß am Anschluß 3 in der Signalausgangsleitung eine Rechteckwelle ausgebildet wird, deren Periode proportional der Kapazität der Meßsonde 10 ist. Mit dem Potentiometer PI und dem einstellbaren Kondensator C4 können der Nullpunkt und der Endaasschlag der Meß signale für die kapazitive Meßsonde eingestellt werden. Bei der Nullpunkteinstellung wird berücksichtigt, daß die kapazitive Meßsonde eine meßbare Kapazität hat, selbst wenn zwischen der äußeren und der inneren zylindrischen Elektrode 40 bzw. 42 kein Kraftstoff vorhanden ist. Durch Verstellen des Kondensators C4 kann dieser

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Wert für die Nullanzeige, d.h. keinen Kraftstoffvorrat eingestellt werden. Durch Einstellen der Ladezeitkonstante durch das Potentiometer P1 kann auch die Signalperiode verstellt werden, wodurch ein dynamischer Bereich für die Meßsignale der Meßsondenanordnung eingestellt werden kann. Als nicht beschränkendes Beispiel kann z.B. die Sondenlänge 70 Zentimeter betragen, C3 einen Wert von 50 bis 100 pF _r C4 einen Wert zwischen 55 pF, R2 und R3 Werte zwischen 50 kß bis 100 kQ. und P1 einen Nennwert von 200 kil aufweisen.

Um eine hohe Temperaturstabilität des Zeitkreises zu erreichen, sollten die Widerstände R1, P1 und P3 und die Kondensatoren C3 und C4 niedrige Temperaturkoeffizienten im Bereich von 100 . 10~⁶/Grad haben.

In Figur 5 ist ein Blockdiagramm des in Figur 1 gezeigten Prozeßrechners dargestellt. Der Prozeßrechner 14 weist einen Signalformer 120 , einen Schnittstellenkoppler (VIA) 122 , eine zentrale Recheneinheit (CPU) 124, einen programmierbaren Nur-Lesespexcher (PROM) 126, einen Random-Speicher (RAM) 128, einen Taktgeber 130 und einen Zähler 132 auf. Der Signalformer 140 weist einen Komparator 140 auf, an dessen invertierendem Eingangsanschluß die Signalleitüng 28 angeschlossen ist. Der Komparator bzw. Differenzverstärker 140 ist in eine Schaltung aus sechs Widerständen R5 bis R10, einer Diode D 2 und einem Kondensator C5 eingeschaltet. Der Schaltkreis des Signalformers 120 dient als rauschfester Inverter und liefert Ausgangssignale, die die gleiche Periode wie die Eingangssignale in der Leitung 28 haben. Die Ausgangssignale werden längs einer Leitung 142 dem Schnittstellenkoppler 122 zugeführt. Dieser Koppler 122 weist ein Register 144 auf, in dem die während einer durch den Taktgeber 130 und den Zähler*132 bestimmten Zeitdauer über die Eingangssignalleitung 142 gelieferten Zählimpulse gespeichert werden. Die Periode und dementsprechend auch die Frequenz der Signale in der Signalleitung sind die gleichen wie in der Leitung 128 und entsprechen dem-

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zufolge der Kapazität der Sonde 10. Die zentrale Recheneinheit 124 ist mit dem Schnittstellenkoppler 122 durch mehrere Daten- und Abfrageleitungen verbunden, die insgesamt mit 146 bezeichnet sind. Die zentrale Recheneinheit 124 arbeitet in Übereinstimmung mit einem in dem programmierbaren Nur-Lesespeicher 126 gespeicherten Programm; die von der Recheneinheit verarbeiteten und berechneten Daten werden in dem Random-Speicher 128 gespeichert. Ein Teilbereich 150 des Random-Speichers 128 speichert die bearbeiteten Daten, die aufeinanderfolgenden Auslesungen des Ausganges d.h. der Anzahl von Zählimpulsen in dem Register 144 entsprechen, um so die Entwicklung bzw. den Verlauf mehrerer Einzelmessungen verfolgen zu können.

Mit dem beschriebenen Kraftstoffmeßsystem können auch sehr gut Durchflußraten für den Kraftstoff gemessen werden. Für derartige Messungen werden relativ schnell,, d.h. über eine jeweils sehr kurze Zeitdauer mehrere Messungen des Flüssigkeitsniveaus nacheinander vorgenommen. Die Änderungen des Kraftstoffniveaus über diese Zeitspannen sind ein Maß für, die Kraftstoff-Durchflußrate, üblicherweise wird z.B. über die zentrale Recheneinheit 124 das Register 144 eingeschaltet, um Zählimpulse während einer Zeitspanne von 10 Millisekunden zu speichern; danach wird der Ausgang des Registers an die zentrale Recheneinheit geliefert und in dem Random-Speicher während eines Datenauslesezyklusses gespeichert. Ein solcher Auslesezyklus erfolgt z.B. alle 1,2 Sekunden und ist durch den Taktgeber 130 und den Zähler 132 bestimmt. Die zentrale Recheneinheit 124 prüft z.B. gemäß dem Programm die Eingangssignale, die über die Leitung 142 zugeführt wurden, mit einer Abtastrate von 0,8 μεβσ über die 10 Millisekunden-Zeitspanne, um die Anzahl der Übergänge von hohem zu niedrigem Pegel und damit die in dem gegebenen Zählintervall empfangenen Impulse zu bestimmen. Die Anzahl der empfangenen Impulse ist proportional der Frequenz der empfangenen Signalimpulse und umgekehrt proportional zu der Impulsperiode. Die Impuls -

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periode ist ihrerseits proportional dem Flüssxgkeitsniveau und selbstverständlich auch der Kapazität der Sonde.

Der Teilbereich bzw. Teilspeicher 150 enthält z.B. 15 Register, in denen die bearbeiteten Datensignale entsprechend 15 vorhergehenden Auslesungen des Registers 144 gespeichert werden. Wird das Register 144 alle 1,2 Sekunden ausgelesen, dann erhält man eine Entwicklung der Meßdaten über die letzten 18 Sekunden, die dann in dem Teilspeicher 150 des Random-Speichers 128 gespeichert werden, über die in dem programmierbaren Nur-Lesespeicher 126 gespeicherten Programme kann dann die zentrale Recheneinheit 124 z.B. den Mittelwert der 15 Registerinhalte des Teilspeichers 150 berechnen und liefert diesen Mittelwert an die Anzeige 30 und/oder an das in Figur 1 gezeigte Datenübertragungssystem 32. Als andere Möglichkeit kann auch nur die letzte Auslesung aus dem Register 144 für die Bereitstellung des Ausgangssignales benutzt werden. Ebenso könnte auch ein Ausgangssignal, das 18 Sekunden vorher auftrat, als Anzeigesignal verwendet werden. Ein solches verzögertes Meßsignal ist z.B. vorteilhaft, wenn das Fahrzeug sich gerade in Bewegung setzt, wodurch der Kraftstoff in dem Tank 4 herumspritzt ν und so die Messung für das Kraftstoffniveau nur ungenau ist. Ίη. solchen Fällen kann die zentrale Recheneinheit so programmiert sein, daß sie den Wert des KraftstoffStandes vor dem Start zur Anzeige oder zu späteren Eingaben an das Datenübertragungssystem heranzieht. Außerdem kann die zentrale Recheneinheit so programmiert sein, daß erst nach einer zusätzlichen Wartezeit nach dem Start oder nach dem Stop des Fahrzeuges weitere Daten des Kraftstoffstandes gemessen werden. In Versuchen ist festgestellt worden, daß z.B. eine Verzögerungszeit von 15 bis 30 Sekunden ausreicht, damit sich das Kraftstoffniveau wieder ruhig einstellt.

Die 15 Speicherplätze können verwendet werden, um jeweils

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über einen Zeitraum von 18 Sekunden das Kraftstoffniveau und die Durchflußrate zu speichern. Neue Daten werden am Eingang des Kellerspeichers gespeichert, wodurch vorher gespeicherte Daten jeweils um einen Speicherplatz weitergeschoben werden. Die ältesten Daten werden dabei herausgeschoben.

Durch die Verwendung des Prozeßrechners 14 in Kombination mit der Schnittstelle 12 und der kapazitiven Meßsonde 10 macht es möglich, nicht nur KraftstoffStandmessungen, sondern auch Durchflußraten in nahezu jeder gewünschten Genauigkeit zu bestimmen. Zudem beruht das beschriebene Kraftstoffmeß system nicht auf Durchflußmessungen und stört in keiner Weise die normalen Durchflußraten, die gemessen werden sollen. Das Kraftstoffmeßsystem hat demnach einen besonderen Vorteil gegenüber zahlreichen anderen Systeme?,, bei denen zur Messung der Durchflußraten die vorhandenen Kraftstoffleitungen mit Abzweigungen versehen werden müssen.

Die zentrale Recheneinheit 124 kann z.B. ein Mikroprozessor des Modelles 6504 und der Schnittstellenkoppler 122 das Modell 6522 sein, die beide von der Firma Rockwell International hergestellt werden. Der programmierbare Nur-Lesespeicher 126 kann z.B. das Modell 2716 und der Random-Speicher 132 das Modell 4104 der Firma Mostek . sein.

Die Arbeitsweise des elektronischen Kraftstoffmeßsystems beruht auf der Beziehung zwischen Kapazität und Länge der in den Kraftstoff eingetauchten Meßsonde. Die Kapazität zwischen zwei Elektroden wird im allgemeinen angegeben durch;

C= £ . A/g',

wobei C die Kapazität, £ die Dielektrizitätskonstante, A die Elektrodenfläche und g der Abstand zwischen den Elektroden ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Elektroden zylindrisch und konzentrisch, wie in Figur 2 dargestellt. Bei

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dieser Anordnung ist die Fläche proportional der Elektrodenlänge und folglich ist auch die Kapazität proportional der Länge der Meßsonde. Die Kapazität ändert sich in Abhängigkeit von der Dielektrizitätskonstanten des zwischen den zwei Elektroden vorhandenen Materials, und folglich ist die Kapazität der Meßsonde zu jeder Zeit linear proportional der Höhe des KraftstoffStandes ix dem Tank. In der Schnittstelle 12 werden die Werte der Kapazität auf die Impulsperiode, die durch den Zeitkreis 100 erzeugt wird, umgeformt. Eine leere Meßsonde hat z.B. eine solche Kapazität, daß der Zeitkreis Impulse mit Perioden von 60 usec erzeugt. Wenn die Meßsonde voll in den Kraftstoff entsprechend einem vollen Tank eintaucht, ist deren Kapazität so, daß Ausgangssignale mit einer Periode von 110 [isec erzeugt werden. Bei Kenntnis des Tankvolumens können mit diesen beiden Endwerten alle von dem Zeitkreis 100 erzeugten Signalperioden linear auf das Kraftstoffniveau in dem Tank und folglich auf das Restvolumen bezogen werden. Hat der Tank z.B. 460 Liter Inhalt, so entspricht eine Änderung in der Periode von 90 μβεσ zu 70 p.sec einem Abfall von 20/50 oder 40 % des Kraftstoffstandes in dem Tank, was einer 40%igen Volumenverringerung des Tankinhalts entspricht, so daß 184 Liter Kraftstoff verbraucht sind. Selbstverständlich hängt die Beziehung zwischen dem Kraftstoffniveau und der Kraftstoffmenge von der Geometrie des Tankes ab, und eine lineare Beziehung ist nur für rechteckige Tanks exakt. Jedoch sind die meisten Kraftstofftanks, hauptsächlich solche in Lastkraftwagen, zylindrisch, so daß die Beziehung zwischen dem Kraftstoffstand und der Kraftstoff menge nicht exakt linear ist. Jedoch ist für Kraftstoffniveaus zwischen Füllmengen von 20 % und 80% in zylindrischen Tanks die Beziehung nahezu linear, wobei ein Fehler von etwa 0,8 % auftritt.

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Bei der Verwendung von kapazitiven Meßsonden gemäß der Erfindung kommt noch ein spezieller Vorteil zur Geltung. Bei dem Kraftstoff meß sy st em braucht nämlich keine Maßnahme zur Temperaturkompensation verwendet zu werden. Ein Temperaturanstieg erzeugt einen entsprechenden Volumenanstieg des Kraftstoffes und eine entsprechende Verringerung der Kraftstoffdichte. Eine Verringerung der Kraftstoffdichte hat jedoch eine Verringerung der Dielektrizitätskonstanten des Kraftstoffes zur Folge, die die Änderung der Dichte direkt aufhebt. Als Folge davon ändert sich der Wert der Kapazitit nicht merklich in Abhängigkeit von der Temperatur. Der Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstante für Dieselkraftstoff ist 0,032 % pro ⁰F (ca. 0,057 % pro ⁰C), während der Temperaturkoeffizient für die Dichte von Dieselkraftstoff 0,033 % pro ⁰F (etwa 0,059 % pro ⁰C) ist. Bei Messungen in Dieselkraftstoff ist z.B. für den Temperaturbereich zwischen -10 ⁰F und 190⁰F (entsprechend -23,5 ⁰C bis 88 ⁰C) keine merkliche Temperaturabhängigkeit festgestellt worden. Da die Dielektrizitätskonstante eines Materials proportional der Materialdichte ist, gilt die Unabhängigkeit des Kapazitätswertes von der Temperatur nicht für Dieselkraftstoff, sondern auch für Benzin und andere Erdölflüssigkeiten.

Die Erfindung ist in bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, so daß andere Ausführungsbeispiele und Modifikationen für einen Fachmann durchaus möglich sind.

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L e e r s e ί t e

Claims

Dipl -Ing

E. Prinz

Patentanwalt«?

Dipt-Chem

Dr. G. Hauser

E r η s b κ r g ρ r', ι · a s s e 19

8 München 60

Dipl -liicj

G. Leiser 3036347

26. September 198 0

Rockwell International Corporation, 600 Grant Street, Pittsburgh,Pennsylvania 15219, V.St.A.

Unser Zeichen; R 1007

Flüssigkeitsmeß system

Patentansprüche

' 1 j Flüssigkeitsmeßsystem mit einem Flüssigkeitstank zur Messung ^N— des Flüssigkeitsverbrauchs, der Restflüssigkeit, der Durchflußrate o.dgl., gekennzeichnet durch

a) eine kapazitive Meßsonde (10) mit zwei Elektroden (40, 42), die in einem Abstand voneinander gehalten und in dem Flüssigkeitstank (4) befestigt sind;

b) eine mit den Elektroden elektrisch verbundene Zeitschaltung (12, 100 ) zur Abgabe von der Kapazität der Meßsonde entsprechenden Signalimpulsen;

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c) einen Mikroprozeßrechner (14) zum Empfangen und Bearbeiten der Signalimpulse mit einem Programmspeicher (126}, einem Datenspeicher (128) und einer zentralen Recheneinheit (124), die in Übereinstimmung mit einem im Programmspeicher gespeicherten Programm die empfangenen, den Flüssigkeitsmessungen entsprechenden Datensignalimpulse berechnet, sowie mit einem Teilspeicher (150) zum Speichern der Flüssigkeitsmeßwerte in dem Datenspeicher;

d) eine Ausgabeschaltung (30, 32) für die gespeicherten Datensignale zur Bereitstellung einer Anzeige.

2. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalimpulse das Flüssigkeitsniveau im Flüssigkeitstank (4) repräsentieren, daß der Mikroprozeßrechner (T4) eine Abfrageschaltung (146) zum Abfragen der Signalimpulse in relativ kurzen Zeitintervallen aufweist, und daß die zentrale Recheneinheit (124) aus den Flüssigkeitsmessüngen Durchflußraten berechnet.

3. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalimpulse das Flüssigkeitsniveau im Flüssigkeitstank (4) repräsentieren, daß der Mikroprozeßrechner (14) eine Abfrageschaltung (146) zum Abfragen der Signalimpulse in relativ kurzen Zeitintervallen aufweist, und daß die zentrale Recheneinheit (124) aus den Flüssigkeitsmeßwerten den Flüssigkeitsverbrauch berechnet.

4. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalimpulse das Flüssigkeitsniveau im Flüssigkeitstank (4) repräsentieren, daß der Mikroprozeßrechner (14) eine Abfrageschaltung (146) zum Abfragen der Signalimpulse in relativ kurzen Zeitintervallen aufweist, und daß die zentrale Recheneinheit (124) aus den Flüssigkeitsmeßwerten die verbleibende Flüssigkeitsrestmenge berechnet.

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5. Meßsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitintervalle für die Abfragen im Bereich von einer Sekunde liegen.

6. Meßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalimpulse während einer relativ kurzen Abfragezeit im Bereich von 10 Millisekunden innerhalb der Zeitintervalle abfragbar sind.

7. Meßsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitintervalle der Abfrageschaltung im Bereich von 0,8 Sekunden liegen.

8. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zeitschaltung (12, 100) Signalimpulse mit einer Periode proportional zu der Kapazität der Meßsonde (10) abgibt.

9. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (10) zusätzlich eine Referenzelektrode (90) aufweist, die in der Nähe der unteren Enden (44, 46) der beiden Elektroden (40, 42) angeordnet ist und in die Tankflüssigkeit vollständig eintaucht, daß die Zeitschaltung (12, 100) eine mit der Referenzelektrode verbundene elektrische Schaltung (12¹) aufweist zur Abgabe von der Kapazität der Referenzelektrode entsprechenden zusätzlichen Signalimpulsen, und daß der Mikroprozeßrechner (14) die Signalimpulse der Meßsonde und die zusätzlichen Signalimpulse der Referenzelektrode empfängt und bearbeitet.

10. Meßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Datenspeicher (128) Referenzsignale für die Referenzelektrode (90) bzw. Referenzsonde gespeichert sind, wenn diese in verschiedenen Flüssigkeiten eingetaucht ist, und daß der Mikroprozeßrechner (14) die zusätzlichen von der Referenz-

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elektrode gelieferten Signalimpulse zur Abgabe eines charakteristischen Merkmales derjenigen Flüssigkeit bearbeitet, in die die Referenzelektrode gerade eingetaucht ist.

11. Meß system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein Erdölkraftstoff ist, daß die Signalimpulse der Kraftstoffmenge unabhängig von TemperaturSchwankungen entsprechen, und daß der Kraftstoff einen Dichte-Temperaturkoeffizienten aufweist, der im wesentlichen gleich, jedoch entgegengesetzt dem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstantal des Kraftstoffes ist, wodurch die Messungen ohne Verwendung einer speziellen Temperaturkompensationseinrichtung im wesentlichen nicht von der Temperatur abhängen.

12. Kraftstoffmeßsystem, das nicht nach dem Durchflußprinzip arbeitet und in Verbindung mit einem Kraftfahrzeugtank verwendet wird, gekennzeichnet durch:

a) eine kapazitive Meßsonde (10) aus zwei konzentrischen, in Abstand voneinander gehaltenen Elektroden (40, 42), die mit dem Tank (4) befestigt sind und in den Kraftstoff eintauchend in das Tankinnere reichen;

b) eine digital arbeitende Schnittstelle (12), die elektrisch mit der Meßsonde verbunden ist, zur Erzeugung von digitalen, dem Kapazitätswert zwischen den beiden Elektroden entsprechenden Signalen;

c) einen entfernt von dem Kraftstofftank (4) nahe einer Bedienungsperson in einem Fahrzeugabteil angeordneten Prozeßrechner (14), der einen Programmspeicher (126), einen Datenspeicher (128) und eine mit dem Programmspeicher und dem Datenspeicher verbundene Recheneinheit (124) zum Berechnen der Kraftstoffmenge in dem

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Tank aus den digitalen Signalen aufweist, wobei der Datenspeicher die der Kraftstoffmenge entsprechenden Datensignale speichert, und

d) eine Ausgabeschaltung (30, 32) für die gespeicherten Datensignale, um die Kraftstoffmenge anzuzeigen.

13. Meßsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (124) aus den digitalen Signalen die zwischen zwei Zuständen verbrauchte Kraftstoffmenge berechnet .

14. Meßsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zustände zwei Zeitpunkten entsprechen, wodurch der Kraftstoffverbrauch, die verbleibende Kraftstoffmenge und die Kraftstoffdurchflußrate bestimmbar sind.

15. Meßsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zeitpunkte dem Beginn und dem Ende einer vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke entsprechen.

16. Meßsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (40, 42) zylindrisch sind.

17. Meßsystem nach einem der Ansprüche 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (4 0, 42) eloxiert sind.

18. Meßsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

der Datenspeicher einen Random-Speicher (128) zur Speicherung mehrerer Datensignalfolgen aufweist.

19. Meßsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßrechner (14) in den Random-Speicher (128) neue bearbeitete und berechnete Datensignale einspeichert, um

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kontinuierlich früher berechnete Datensignale der Datensignalfolge zu ersetzen.

20. Meßsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßrechner (14) aus den Datensignalfolgen der Datensignale einen Mittelwert bildet und diesen Mittelwert als zusätzliche Datensignale in den Random-Speicher (128) einspeichert.

21. Meßsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die digital arbeitende Schnittstelle (12) digitale Daten mit einer Periode proportional zu der Kapazität der Meßsonde (10) erzeugt.

22. Meßsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß

die digital arbeitende Schnittstelle (12) und die kapazitive Meßsonde (10) einen astabilen Multivibrator bilden, wobei die Lade- und Entladezeit der kapazitiven Meßsonde die Schwingungsperiode des astabilen Multivibrators und der digitalen Signale bestimmen.

23. Meßsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (10) zusätzlich eine Referenzelektrode bzw. Referenzsonde (90) aufweist , die in der Nähe der unteren Enden (44, 46) der beiden Elektroden (40, 4 2) angeordnet ist und in den Kraftstoff in dem Tank vollständig eintaucht, daß die digital arbeitende Schnittstelle (12) eine mit der Referenzelektrode verbundene elektrische Zusatzschaltung (12¹) aufweist zur Abgabe von der Kapazität der Referenzelektrode entsprechenden zusätzlichen Signalimpulsen, und daß der Mikroprozeßrechner die Signalimpulse der Meßsonde und die zusätzlichen Signalimpulse der Referenzelektrode empfängt und bearbeitet.

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24. Meßsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Datenspeicher (128) Referenzsignale für die Referenzelektrode (90) gespeichert sind, wenn diese in verschiedene Flüssigkeiten eingetaucht istν und daß der Mikroprozeßrechner (14) die zusätzlichen von der Referenzelektrode gelieferten Signalimpulse zur Angabe eines charakteristischen Merkmales derjenigen Flüssigkeit be-^· arbeitet, in die die Referenzelektrode gerade eingetaucht ist.

25. Meßsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalimpulse der Kraftstoffmenge unabhängig von TemperaturSchwankungen entsprechen, und daß der Kraftstoff einen Dichte-Temperaturkoeffizienten aufweist, der im wesentlichen gleich, jedoch entgegengesetzt dem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten des Kraftstoffes ist, wodurch die Messungen ohne Verwendung einer speziellen Temperaturkompensationseinrichtung im wesentlichen nicht von der Temperatur abhängen.

26. Flüssigkeitsmeßsystem für einen Kraftstofftank einer Dieselmaschine mit Kraftstoffrückleitung, wobei der Tank eine Einlaßöffnung für einen Kraftstoffmesser aufweist, gekennzeichnet durch:

a) eine kapazitive Meßsonde (10) mit zwei Elektroden (40, 42), die in Abstand voneinander gehalten sind, so daß Kraftstoff in den Zwischenraum eintreten "kann;

b) Befestigungsmittel (Flansche 18, 20) zum Befestigen der Meßsonde an der Tankeinlaßöffnung (16) , so daß die Elektroden in den Kraftstofftank (4) eintauchen;

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c) eine mit den Elektroden elektrisch verbundene Zeitschaltung (12) zur Abgabe von den Kapazitätswert der Meßsonde entsprechenden Signalimpulsen;

d) Mittel (62, 64) zur Befestigung der Zeitschaltung mit dem Flansch (18) der Meßsonde außerhalb des Tanks;

e) einen Prozeßrechner (14) zum programmgesteuerten Empfang und Bearbeiten der Signalimpulse und zum Speichern von Datensignalen, die die Kraftstoffmenge in dem Tank repräsentieren;

f) eine Ausgabeschaltung (30, 32) für die gespeicherten Datensignale, wobei die Kraftstoffmenge anzeigbar ist.

27. Meß system nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (40, 42) als äußere und innere 'konzentrisch zueinander montierte zylindrische Elektroden ausgebildet sind.

28. Meßsystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel für die zwei Elektroden einen mit der äußeren Elektrode verbundenen Flansch (18) sowie Distanzstücke (48, 50) zwischen den beiden Elektroden an deren beiden Enden aufweisen.

29. Meßsystem nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zeitschaltung (12) auf einer gedruckten Schaltungsplatte (54) montiert ist und daß diese Schaltungsplatte mittels durch diese hindurch ragendeund bis in den Flansch (18) ragende Schrauben (62) befestigt ist.

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30. Meßsystem nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Meßsonde (10) an ihrem unteren Ende (44, 46) eine Referenzmeßsonde (90, 40) aufweist.

31. Meßsystem nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Elektrode (40) mit dem Tank verbunden und mit diesem elektrisch an Masse gelegt ist und über das untere Ende (46) der inneren Elektrode (42) hinausragt, daß diese Elektrodenanordnung ferner einen Referenzkondensator mit einer Referenzelektrode (90) aufweist, der unterhalb der inneren Elektrode angeordnet und von dieser elektrisch isoliert ist, und daß der Referenzelektrode die äußere Elektrode (40) als Grundelektrode zugeordnet ist.

32. Meßsystem nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalimpulse der Kraftstoffmenge in dem Tank (4) unabhängig von TemperaturSchwankungen entsprechen, und daß der Kraftstoff einen Dichte-Temperaturkoeffizienten aufweist* der im wesentlichen gleich, jedoch entgegengesetzt dem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten des Kraftstoffes ist, wodurch die Messungen ohne Verwendung einer speziellen Temperaturkompensationseinrichtung im wesentlichen nicht von der Temperatur abhängen.

33. Kraftstoffmeßsystem zur Messung der Durchflußrate zur Verwendung in einem Kraftstofftank einer Dieselmaschine mit Kraftstoffrückleitung, wobei der Tank eine Einlaßöffnung für einen Kraftstoffmesser aufweist, gekennzeichnet durch:

a) eine kapazitive Meßsonde (10) mit zwei Elektroden

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(40/ 42) , die in Abstand voneinander gehalten sind, so daß Kraftstoff in den Zwischenraum eintreten kann;

b) Befestigungsmittel (Flansche 18, 20) zum Befestigen der Meßsonde an der Tankeinlaßöffnung (16) so daß die Elektroden (40, 42) in den Kraftstoff in dem Tank (4) eintauchen;

c) eine mit den Elektroden elektrisch verbundene Zeitschaltung (12) zur Abgabe von dem Kapazitätswert der Meßsonde entsprechenden Signalimpulsen;

d) Mittel (62, 64) zur Befestigung der Zeitschaltung mit den Flanschen (18) der Meßsonde außerhalb des Tanks;

e) einen Prozeßrechner (14) zum programmgesteuerten Empfang und Bearbeiten der Signalimpulse und zum Speichern von Datensignalen, die die Kraftstoff- . flußrate aus dem Tank repräsentieren;

f) eine Ausgabeschaltung (30, 32) für die gespeicherten Datensignale , wobei die Kraftstoffflußrate anzeigbar ist.

34. Kapazitives Kraftstoffmeßsystem, das nicht nach dem Durchflußprinzip arbeitet und in Verbindung mit einem Dieselkraftstofftank einer Dieselmaschine eines Fahrzeuges verwendet wird, wobei der Dieselkraftstoff einen Dichte-Temperaturkoeffizienten aufweist, der im wesentlichen gleich, jedoch entgegengesetzt zu dem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstantendes Kraftstoffes ist, wodurch im

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wesentlichen von der Temperatur unabhängige Kapazitätsmessungen vornehmbar sind, gekennzeichnet durch:

a) eine kapazitive Meßsonde (10) aus zwei konzentrischen, im Abstand voneinander gehaltenen Elektroden (40, 42), die mit dem Tank (4) befestigt sind und in den Kraftstoff eintauchend in das Tankinnere reichen;

b) eine digital arbeitende Schnittstelle (12), die elektrisch mit der Meßsonde verbunden ist, zur Erzeugung von digitalen, dem Kapazitätswert zwischen den beiden Elektroden entsprechenden Signalen;

c) einen entfernt von dem Kraftstofftank nahe einer Bedienungsperson in einem Fahrzeugabteil angeordneten Prozeßrechner (14), der einen Programmspeicher (126),

•einen Datenspeicher (128) und eine mit dem Programmspeicher und dem Datenspeicher verbundene Recheneinheit (124) zur Berechnung der Kraftstoffmenge in dem Tank aus den digitalen Signalen aufweist, wobei der Datenspeicher die der Kraftstoffmenge entsprechenden Datensignale speichert;

d) eine Ausgabeschaltung (30, 32) für die gespeicherten Datensignale, um die Kraftstoffmenge anzuzeigen.

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