JP2013083557A - Fuel sensor - Google Patents

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Masato Ueno
正人 上野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel sensor capable of improving detection accuracy.SOLUTION: A fuel sensor is provided with a cylindrical outside electrode 30 in a fuel passage in which fuel flows. An inside electrode 40 is provided on the inner side in a diametrical direction of the outside electrode 30. A detection circuit detects electrical characteristics of the fuel flowing in an inner flow passage 41 formed between the outside electrode 30 and the inside electrode 40. The inside electrode 40 has a projecting portion 44 projecting from an outer wall in a diametrical outer direction toward the outside electrode 30. The outside electrode 30 has a recessed portion 34 positioned on the outer side in the diametrical direction of the projecting portion 44, and depressed from an inner wall of the outside electrode 30 in the diametrical outer direction. Therefore, an area of the electrode can be increased without increasing a distance between the electrodes. Consequently, capacitance between the electrodes detected by the detection circuit is increased, and the influence of noise is reduced.

Description

本発明は、燃料の性状を検出する燃料センサに関する。   The present invention relates to a fuel sensor that detects the properties of fuel.

従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられ、燃料中のエタノール濃度などの燃料の性状を検出する燃料センサが知られている。燃料センサの検出したエタノール濃度は、内燃機関の電子制御ユニット(ECU)に伝送される。ECUは、エタノール濃度に応じ、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御する。これにより、運転性を高めると共に、排ガスの悪化が抑制される。
特許文献1に記載の燃料センサは、燃料通路に設けられた外側電極(特許文献1では「側方電極4」)と内側電極(特許文献1では「中心電極5」)とから構成されている。筒状に形成された外側電極の径方向内側に、外側電極から所定の距離を開けて内側電極は設けられている。燃料センサは、燃料を誘電体とした電極(「外側電極および内側電極」以下同じ。)間の静電容量の変化から、燃料のエタノール濃度を検出している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel sensor that is provided in a fuel supply system that supplies fuel to an internal combustion engine and detects a property of the fuel such as ethanol concentration in the fuel is known. The ethanol concentration detected by the fuel sensor is transmitted to an electronic control unit (ECU) of the internal combustion engine. The ECU controls the fuel injection amount and the fuel injection timing according to the ethanol concentration. Thereby, while improving drivability, deterioration of exhaust gas is suppressed.
The fuel sensor described in Patent Document 1 includes an outer electrode ("side electrode 4" in Patent Document 1) and an inner electrode ("center electrode 5" in Patent Document 1) provided in the fuel passage. . The inner electrode is provided at a predetermined distance from the outer electrode on the radially inner side of the outer electrode formed in a cylindrical shape. The fuel sensor detects the ethanol concentration of the fuel from the change in the capacitance between the electrodes using the fuel as a dielectric (hereinafter the same applies to the “outer electrode and inner electrode”).

実開平1−163862号公報Japanese Utility Model Publication No. 1-163862

ところで、燃料センサには、車両への搭載性および製造コストの観点から、体格の小型化が求められる。特許文献1に記載の燃料センサでは、体格の小型化に伴って、外側電極および内側電極の面積を小さくすると、電極間の静電容量が小さくなり、出力信号のダイナミックレンジが小さくなることで、ノイズの影響が大きくなる。これにより、検出精度が悪化することが懸念される。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、検出精度を高めることの可能な燃料センサを提供することを目的とする。
By the way, the fuel sensor is required to be small in size from the viewpoint of mounting property on a vehicle and manufacturing cost. In the fuel sensor described in Patent Document 1, when the area of the outer electrode and the inner electrode is reduced as the size of the body is reduced, the capacitance between the electrodes is reduced, and the dynamic range of the output signal is reduced. The effect of noise is increased. As a result, there is a concern that the detection accuracy deteriorates.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a fuel sensor capable of increasing detection accuracy.

請求項1に係る発明によると、燃料センサは、燃料の流れる燃料通路に筒状の外側電極が設けられる。その外側電極の径方向内側に、外側電極から所定の距離を開けて内側電極が設けられる。検出手段は、外側電極と内側電極との間に形成される内流路を流れる燃料の電気的特性を検出する。
内側電極は、径外方向の外壁から外側電極に向けて突出する凸部を有する。外側電極は、凸部の径方向外側に位置し、外側電極の内壁から径外方向に凹む凹部を有する。
According to the first aspect of the present invention, the fuel sensor is provided with the cylindrical outer electrode in the fuel passage through which the fuel flows. An inner electrode is provided on the radially inner side of the outer electrode with a predetermined distance from the outer electrode. The detection means detects an electrical characteristic of the fuel flowing through the inner flow path formed between the outer electrode and the inner electrode.
The inner electrode has a convex portion that protrudes from the outer wall in the radially outward direction toward the outer electrode. The outer electrode is located on the radially outer side of the convex portion and has a concave portion that is recessed radially outward from the inner wall of the outer electrode.

一般に、平行平板のコンデンサの容量は、下記の式1より求められる。
C=ε・(S/d)・・・式1
但し、Cはコンデンサの容量(F)、εは誘電率(F/m)、Sは電極面積(m2)、dは電極間の距離(m)。
式1によると、静電容量は、電極の面積に比例し、電極間の距離に反比例する。
請求項1に係る発明では、内側電極に凸部を設け、外側電極に凹部を設けることで、電極面積が大きくなる。また、内側電極の凸部の径方向外側の位置に凹部を設けることで、電極間の距離が大きくなることが防がれる。これにより、内流路の燃料を誘電体とした電極間の静電容量が大きくなり、出力信号のダイナミックレンジが大きくなる。したがって、ノイズの影響が低減され、燃料センサの検出精度を高めることができる。
In general, the capacitance of a parallel plate capacitor can be obtained from Equation 1 below.
C = ε · (S / d) Equation 1
Where C is the capacitance (F) of the capacitor, ε is the dielectric constant (F / m), S is the electrode area (m 2 ), and d is the distance (m) between the electrodes.
According to Equation 1, the capacitance is proportional to the area of the electrodes and inversely proportional to the distance between the electrodes.
In the invention which concerns on Claim 1, an electrode area becomes large by providing a convex part in an inner side electrode and providing a recessed part in an outer side electrode. Further, by providing the concave portion at a position radially outside the convex portion of the inner electrode, it is possible to prevent the distance between the electrodes from increasing. As a result, the capacitance between the electrodes using the fuel in the inner flow path as a dielectric increases, and the dynamic range of the output signal increases. Therefore, the influence of noise is reduced, and the detection accuracy of the fuel sensor can be increased.

請求項2に係る発明によると、内側電極の凸部と外側電極の凹部とは、内流路を流れる燃料を誘電体とした外側電極および内側電極間の静電容量を検出可能な一定の距離を開けて設けられる。
これにより、内側電極の凸部と外側電極の凹部との距離が大きくなることが防がれるので、燃料センサの検出精度を高めることができる。
According to the second aspect of the present invention, the convex portion of the inner electrode and the concave portion of the outer electrode are a certain distance at which the capacitance between the outer electrode and inner electrode can be detected using the fuel flowing through the inner flow path as a dielectric. Opened and provided.
This prevents an increase in the distance between the convex portion of the inner electrode and the concave portion of the outer electrode, thereby increasing the detection accuracy of the fuel sensor.

請求項3に係る発明によると、内側電極の凸部および外側電極の凹部は、内流路の燃料の流れ方向に延びる。
これにより、内流路の流体抵抗が低減される。したがって、燃料の性状の変化に対する燃料センサの応答性を高めることができる。
According to the invention of claim 3, the convex portion of the inner electrode and the concave portion of the outer electrode extend in the fuel flow direction of the inner flow path.
Thereby, the fluid resistance of the inner flow path is reduced. Therefore, the responsiveness of the fuel sensor with respect to a change in fuel properties can be enhanced.

請求項4に係る発明によると、外側電極は、前記燃料通路を流れる燃料の流れ方向に対して中心軸が略垂直に設けられ、燃料通路を流れる燃料の流れ方向上流側および下流側に位置する少なくとも2個の流通孔を有する。外側電極の凹部は、外側電極の周方向に延びる。内側電極の凸部は、内側電極の周方向に延びる。
これにより、燃料通路の燃料流れ方向に対して外側電極の中心軸を垂直に設け、かつ、内流路の流体抵抗を低減することが可能になる。したがって、燃料の性状の変化に対する燃料センサの応答性を高めることができる。
According to a fourth aspect of the invention, the outer electrode is provided with a central axis substantially perpendicular to the flow direction of the fuel flowing through the fuel passage, and is located upstream and downstream in the flow direction of the fuel flowing through the fuel passage. At least two flow holes are provided. The concave portion of the outer electrode extends in the circumferential direction of the outer electrode. The convex part of the inner electrode extends in the circumferential direction of the inner electrode.
As a result, the central axis of the outer electrode is provided perpendicular to the fuel flow direction of the fuel passage, and the fluid resistance of the inner passage can be reduced. Therefore, the responsiveness of the fuel sensor with respect to a change in fuel properties can be enhanced.

請求項5に係る発明によると、外側電極の凹部は、外側電極の径内方向の内壁に螺旋状に延びる。内側電極の凸部は、外側電極の凹部と同一のリード角で、内側電極の径外方向の外壁に螺旋状に延びる。
これにより、外側電極の凹部の内側に内側電極の凸部が嵌まり合うように設けることが可能になるので、外側電極の内径よりも内側電極の凸部の外径を大きくすることで、電極間の距離を小さくすることができる。このため、電極間の静電容量が大きくなり、出力信号のダイナミックレンジが大きくなる。したがって、ノイズの影響が低減され、燃料センサの検出精度を高めることができる。なお、同一のリード角とは、外側電極の凹部の内側に内側電極の凸部が嵌まり合うとき、外側電極の凹部と内側電極の凸部との間に隙間を形成可能な程度にリード角が同一であることをいう。
According to the invention which concerns on Claim 5, the recessed part of an outer side electrode is extended helically to the inner wall of the radial direction inside of an outer electrode. The convex part of the inner electrode extends in a spiral manner on the outer wall of the inner electrode in the radial direction with the same lead angle as the concave part of the outer electrode.
As a result, it is possible to provide the inner electrode convex portion so as to fit inside the concave portion of the outer electrode, so that the outer diameter of the convex portion of the inner electrode is made larger than the inner diameter of the outer electrode. The distance between them can be reduced. For this reason, the electrostatic capacitance between electrodes becomes large and the dynamic range of an output signal becomes large. Therefore, the influence of noise is reduced, and the detection accuracy of the fuel sensor can be increased. The same lead angle means that when the convex part of the inner electrode fits inside the concave part of the outer electrode, the lead angle is such that a gap can be formed between the concave part of the outer electrode and the convex part of the inner electrode. Are the same.

請求項6に係る発明によると、外側電極と内側電極とは、相対回転することで組み付けられる。
これにより、外側電極と内側電極とをねじのように相対回転することで、容易に組み付けることができる。
According to the invention which concerns on Claim 6, an outer side electrode and an inner side electrode are assembled | attached by relative rotation.
Accordingly, the outer electrode and the inner electrode can be easily assembled by rotating relative to each other like a screw.

本発明の第1実施形態による燃料センサの断面図である。It is sectional drawing of the fuel sensor by 1st Embodiment of this invention. (A)は、本発明の第1実施形態による燃料センサの要部断面図である。(B)は、図2(A)のIIB−IIB線断面図である。(A) is principal part sectional drawing of the fuel sensor by 1st Embodiment of this invention. (B) is the IIB-IIB sectional view taken on the line of FIG. 2 (A). (A)は、本発明の第2実施形態による燃料センサの要部断面図である。(B)は、図3(A)のIIIB−IIIB線断面図である。(A) is principal part sectional drawing of the fuel sensor by 2nd Embodiment of this invention. (B) is the IIIB-IIIB sectional view taken on the line of FIG. 3 (A). (A)は、本発明の第3実施形態による燃料センサの要部断面図である。(B)は、図4(A)のIVB−IVB線断面図である。(A) is principal part sectional drawing of the fuel sensor by 3rd Embodiment of this invention. (B) is the IVB-IVB sectional view taken on the line of FIG. 4 (A). (A)は、本発明の第4実施形態による燃料センサの要部断面図である。(B)は、図5(A)のVB−VB線断面図である。(A) is principal part sectional drawing of the fuel sensor by 4th Embodiment of this invention. (B) is the VB-VB sectional view taken on the line of FIG. (A)は、本発明の第5実施形態による燃料センサの要部断面図である。(B)は、図6(A)のVIB−VIB線断面図である。(A) is principal part sectional drawing of the fuel sensor by 5th Embodiment of this invention. (B) is the VIB-VIB sectional view taken on the line of FIG. 6 (A).

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料センサを図1および図2に示す。本実施形態の燃料センサ1は、車両の燃料タンクと燃料噴射装置とを接続する燃料供給系統に設けられ、燃料に含まれるエタノール濃度を検出するセンサである。燃料センサ1の検出したエタノール濃度は、内燃機関のECUに伝送される。ECUは、エタノール濃度に応じて燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期などを制御する。これにより、内燃機関の空燃比が適正となり、運転性が良好になると共に、排ガス中の有害成分を低減することが可能になる。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A fuel sensor according to a first embodiment of the present invention is shown in FIGS. The fuel sensor 1 of this embodiment is a sensor that is provided in a fuel supply system that connects a fuel tank of a vehicle and a fuel injection device, and detects the concentration of ethanol contained in the fuel. The ethanol concentration detected by the fuel sensor 1 is transmitted to the ECU of the internal combustion engine. The ECU controls the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, and the like according to the ethanol concentration. As a result, the air-fuel ratio of the internal combustion engine becomes appropriate, the drivability is improved, and harmful components in the exhaust gas can be reduced.

燃料センサ1は、図1に示すように、燃料ケース10、外側電極30、内側電極40、温度センサとしてのサーミスタ50及び検出手段としての検出回路60などを備えている。
燃料ケース10は、例えばステンレスなどの金属から有底筒状に形成され、内側に燃料通路100を形成している。
燃料ケース10の径方向一方の外壁に供給管11が接続され、他方の外壁に排出管12が接続されている。供給管11及び排出管12は、例えばステンレスなどの金属から筒状に形成され、燃料ケース10の外壁に溶接などにより固定されている。燃料ケース10には、供給管11が接続される箇所に供給開口部13が設けられ、排出管12が接続される箇所に排出開口部14が設けられている。
燃料ケース10の底と反対側の開口を蓋部材15が塞いでいる。
供給管11から供給開口部13を通り、燃料ケース10の内側の燃料通路100に流入した燃料は、燃料通路100を流れ、排出開口部14から排出管12を通って排出される。
As shown in FIG. 1, the fuel sensor 1 includes a fuel case 10, an outer electrode 30, an inner electrode 40, a thermistor 50 as a temperature sensor, a detection circuit 60 as a detection means, and the like.
The fuel case 10 is formed in a bottomed cylindrical shape from a metal such as stainless steel, for example, and forms a fuel passage 100 inside.
A supply pipe 11 is connected to one outer wall in the radial direction of the fuel case 10, and a discharge pipe 12 is connected to the other outer wall. The supply pipe 11 and the discharge pipe 12 are formed in a cylindrical shape from a metal such as stainless steel, and are fixed to the outer wall of the fuel case 10 by welding or the like. The fuel case 10 is provided with a supply opening 13 where the supply pipe 11 is connected, and with a discharge opening 14 where the discharge pipe 12 is connected.
A lid member 15 closes the opening opposite to the bottom of the fuel case 10.
The fuel flowing from the supply pipe 11 through the supply opening 13 and flowing into the fuel passage 100 inside the fuel case 10 flows through the fuel passage 100 and is discharged from the discharge opening 14 through the discharge pipe 12.

外側電極30は、例えばステンレスなどの金属から円筒状に形成され、燃料ケース10の燃料通路100に設けられている。外側電極30は、軸方向の一方から径外方向に延びる環状のフランジ31、フランジ31の下側に肉厚部32、及び肉厚部32の下側に電極本体33を有する。
フランジ31は、蓋部材15に係止されている。肉厚部32は、フランジ31から燃料通路100へ突出している。
図2に示すように、外側電極30は、電極本体33の径方向の内壁と外壁とを通じ、燃料通路100を流れる燃料の流れ方向上流側に位置する第1流通孔36、および燃料の流れ方向下流側に位置する第2流通孔37を有している。第1流通孔36および第2流通孔37は、燃料ケース10の底側に開口するU字形に形成されている。
外側電極30は、その内壁から径外方向に凹む凹部34を有する。凹部34は、外側電極30の周方向に環状に延び、軸方向に複数個設けられている。
The outer electrode 30 is formed in a cylindrical shape from a metal such as stainless steel and is provided in the fuel passage 100 of the fuel case 10. The outer electrode 30 has an annular flange 31 extending radially outward from one of the axial directions, a thick portion 32 below the flange 31, and an electrode body 33 below the thick portion 32.
The flange 31 is locked to the lid member 15. The thick part 32 protrudes from the flange 31 to the fuel passage 100.
As shown in FIG. 2, the outer electrode 30 includes a first flow hole 36 positioned on the upstream side in the flow direction of the fuel flowing through the fuel passage 100 through the inner wall and outer wall in the radial direction of the electrode body 33, and the flow direction of the fuel It has the 2nd circulation hole 37 located in the downstream. The first flow hole 36 and the second flow hole 37 are formed in a U shape that opens to the bottom side of the fuel case 10.
The outer electrode 30 has a recess 34 that is recessed radially outward from the inner wall thereof. The recess 34 extends annularly in the circumferential direction of the outer electrode 30, and a plurality of recesses 34 are provided in the axial direction.

内側電極40は、例えばステンレスなどの金属から有底円筒状に形成され、外側電極30の径方向内側に、外側電極30と略同軸に設けられている。内側電極40の外径D1は外側電極30の内径D2よりも小さく形成され、内側電極40は外側電極30から所定の距離αを開けて設けられる。このため、外側電極30の径内側に内側電極40を軸方向から挿入し、外側電極30と内側電極40とを組み付けることが可能である。内側電極40と外側電極30との間には、燃料の流れる内流路41が形成される。
内側電極40は、その外壁から径外方向に突出する凸部44を有する。凸部44は、内側電極40の周方向に環状に延び、軸方向に複数個設けられている。
外側電極30の凹部34と、内側電極40の凸部44とは、径方向に向き合うように設けられている。つまり、外側電極30の凹部34は、内側電極40の凸部44の径方向外側の位置に設けられている。内側電極40の凸部44は、内側電極40の外壁から外側電極30の凹部34に向けて突出している。
そして、内側電極40の凸部44と外側電極30の凹部34とは、内流路41の燃料を誘電体とした電極間の静電容量を検出可能な一定の距離βを開けて設けられている。
外側電極30の肉厚部32と内側電極40との間にガラスからなる絶縁体42が設けられている。絶縁体42は、内側電極40と外側電極30とをハーメチック固定すると共に、内側電極40と外側電極30とを電気的に絶縁している。
なお、絶縁体42は、樹脂からなるOリングによって形成してもよい。
The inner electrode 40 is formed in a bottomed cylindrical shape from a metal such as stainless steel, for example, and is provided substantially coaxially with the outer electrode 30 on the radially inner side of the outer electrode 30. The outer diameter D1 of the inner electrode 40 is formed smaller than the inner diameter D2 of the outer electrode 30, and the inner electrode 40 is provided at a predetermined distance α from the outer electrode 30. For this reason, it is possible to insert the inner electrode 40 inside the outer electrode 30 from the axial direction and assemble the outer electrode 30 and the inner electrode 40. An inner flow path 41 through which fuel flows is formed between the inner electrode 40 and the outer electrode 30.
The inner electrode 40 has a convex portion 44 that projects radially outward from its outer wall. The convex portion 44 extends annularly in the circumferential direction of the inner electrode 40, and a plurality of convex portions 44 are provided in the axial direction.
The concave portion 34 of the outer electrode 30 and the convex portion 44 of the inner electrode 40 are provided so as to face each other in the radial direction. That is, the concave portion 34 of the outer electrode 30 is provided at a radially outer position of the convex portion 44 of the inner electrode 40. The convex portion 44 of the inner electrode 40 protrudes from the outer wall of the inner electrode 40 toward the concave portion 34 of the outer electrode 30.
The convex portion 44 of the inner electrode 40 and the concave portion 34 of the outer electrode 30 are provided with a certain distance β that can detect the capacitance between the electrodes using the fuel in the inner flow path 41 as a dielectric. Yes.
An insulator 42 made of glass is provided between the thick portion 32 of the outer electrode 30 and the inner electrode 40. The insulator 42 hermetically fixes the inner electrode 40 and the outer electrode 30 and electrically insulates the inner electrode 40 and the outer electrode 30 from each other.
The insulator 42 may be formed by an O-ring made of resin.

図1に示すように、内側電極40の内側に、サーミスタ50が設けられている。サーミスタ50の端子51、52は、樹脂からなる支持部材53に支持されている。内流路41を流れる燃料の温度は、内側電極40を通じてサーミスタ50に伝熱する。サーミスタ50は、温度変化に伴って電気抵抗を変える。サーミスタ50により、内流路41を流れる燃料の温度を検出可能である。   As shown in FIG. 1, a thermistor 50 is provided inside the inner electrode 40. Terminals 51 and 52 of the thermistor 50 are supported by a support member 53 made of resin. The temperature of the fuel flowing through the inner flow path 41 is transferred to the thermistor 50 through the inner electrode 40. The thermistor 50 changes the electrical resistance as the temperature changes. The thermistor 50 can detect the temperature of the fuel flowing through the inner flow path 41.

蓋部材15の上側に環状の弾性部材16が設けられている。この弾性部材16の上に回路ケース61が形成されている。弾性部材16は、蓋部材15と回路ケース61との間から燃料が漏れることを防いでいる。
回路ケース61は、例えば樹脂から形成され、内側に回路基板62を備えている。この回路基板62に内流路41を流れる燃料の電気的特性を検出する検出回路60が設けられている。検出回路60には、外側電極30に接続する端子38、内側電極40に接続する端子43、及びサーミスタ50の端子51,52が接続されている。
An annular elastic member 16 is provided on the upper side of the lid member 15. A circuit case 61 is formed on the elastic member 16. The elastic member 16 prevents fuel from leaking between the lid member 15 and the circuit case 61.
The circuit case 61 is made of, for example, resin and includes a circuit board 62 on the inner side. The circuit board 62 is provided with a detection circuit 60 that detects the electrical characteristics of the fuel flowing through the inner flow path 41. A terminal 38 connected to the outer electrode 30, a terminal 43 connected to the inner electrode 40, and terminals 51 and 52 of the thermistor 50 are connected to the detection circuit 60.

検出回路60は、外側電極30と内側電極40との間の充放電により、その電極間の静電容量を検出する。静電容量の値は燃料の誘電率によって変化する。誘電率は、燃料中のガソリンとエタノールとの混合比および燃料温度によって変化する。このため、検出回路60は、電極間の静電容量とサーミスタ50によって検出された燃料温度とにより、内流路41を流れる燃料に含まれるエタノール濃度を検出する。
回路ケース61の開口を板状のカバー63が覆っている。カバー63は、回路ケース61内へ外部から水等が浸入することを防止している。
燃料ケース10の外側をブラケット64が支持している。ブラケット64は、回路ケース61にねじ65により取り付けられている。これにより、燃料ケース10と回路ケース61とが固定される。
The detection circuit 60 detects the electrostatic capacitance between the electrodes by charging / discharging between the outer electrode 30 and the inner electrode 40. The capacitance value varies depending on the dielectric constant of the fuel. The dielectric constant varies depending on the mixing ratio of gasoline and ethanol in the fuel and the fuel temperature. Therefore, the detection circuit 60 detects the ethanol concentration contained in the fuel flowing through the inner flow path 41 based on the capacitance between the electrodes and the fuel temperature detected by the thermistor 50.
A plate-shaped cover 63 covers the opening of the circuit case 61. The cover 63 prevents water or the like from entering the circuit case 61 from the outside.
A bracket 64 supports the outside of the fuel case 10. The bracket 64 is attached to the circuit case 61 with screws 65. Thereby, the fuel case 10 and the circuit case 61 are fixed.

本実施形態は、以下の作用効果を奏する。
(1)本実施形態では、内側電極40に凸部44が設けられ、外側電極30に凹部34が設けられる。その凸部44と凹部34とは、電極間の静電容量を検出可能な一定の距離βを開けて設けられる。これにより、電極間の距離を大きくすることなく、電極面積を大きくすることができる。このため、検出回路60が検出する電極間の静電容量が大きくなり、出力信号のダイナミックレンジが大きくなる。したがって、燃料センサ1は、ノイズの影響が低減され、検出精度を高めることができる。
(2)本実施形態では、外側電極30の第1流通孔36から内流路41に流入した燃料は、内側電極40の凸部44および外側電極30の凹部34に沿って内流路41を流れ、外側電極30の第2流通孔37から流出する。内側電極40の凸部44および外側電極30の凹部34が内流路41の燃料の流れ方向に延びていることで、内流路41の流体抵抗が低減される。したがって、燃料センサ1は、燃料通路100を流れる燃料の性状の変化に対し、応答性を高めることができる。
This embodiment has the following effects.
(1) In this embodiment, the inner electrode 40 is provided with a convex portion 44, and the outer electrode 30 is provided with a concave portion 34. The convex portion 44 and the concave portion 34 are provided with a certain distance β capable of detecting the capacitance between the electrodes. Thereby, the electrode area can be increased without increasing the distance between the electrodes. For this reason, the capacitance between the electrodes detected by the detection circuit 60 increases, and the dynamic range of the output signal increases. Therefore, the fuel sensor 1 can reduce the influence of noise and increase the detection accuracy.
(2) In the present embodiment, the fuel that has flowed into the inner channel 41 from the first flow hole 36 of the outer electrode 30 passes through the inner channel 41 along the convex portion 44 of the inner electrode 40 and the concave portion 34 of the outer electrode 30. Flows out of the second flow hole 37 of the outer electrode 30. Since the convex portion 44 of the inner electrode 40 and the concave portion 34 of the outer electrode 30 extend in the fuel flow direction of the inner channel 41, the fluid resistance of the inner channel 41 is reduced. Therefore, the fuel sensor 1 can improve the responsiveness to changes in the properties of the fuel flowing through the fuel passage 100.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による燃料センサの要部断面図を図3に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第1実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第2実施形態では、外側電極30は、その径内方向の内壁に螺旋状に延びる凹部341を有している。
また、内側電極40は、外側電極30の凹部341と略同一のリード角θで、内側電極40の径外方向の外壁に螺旋状に延びる凸部441を有している。外側電極30の凹部341と、内側電極40の凸部441とは、径方向に向き合うように設けられ、内側電極40の凸部441は外側電極30の凹部341の内側に嵌まり合っている。
内側電極40と外側電極30とは、雄ねじと雌ねじとを組み付けるように相対回転するようにことで組み付けが可能である。このため、内側電極40の凸部441の外径D3は外側電極30の内径D4よりも大きく形成されている。内側電極40の凸部441と外側電極30の凹部341とは、一定の距離γの隙間を開けて設けられている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the main part of the fuel sensor according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, in a plurality of embodiments, the same numerals are given to the composition substantially the same as a 1st embodiment mentioned above, and explanation is omitted.
In the second embodiment, the outer electrode 30 has a concave portion 341 extending spirally on the inner wall in the radial inner direction.
The inner electrode 40 has a convex portion 441 that spirally extends on the outer wall in the radially outward direction of the inner electrode 40 at a lead angle θ substantially the same as the concave portion 341 of the outer electrode 30. The concave portion 341 of the outer electrode 30 and the convex portion 441 of the inner electrode 40 are provided so as to face each other in the radial direction, and the convex portion 441 of the inner electrode 40 is fitted inside the concave portion 341 of the outer electrode 30.
The inner electrode 40 and the outer electrode 30 can be assembled by rotating relative to each other so that a male screw and a female screw are assembled. For this reason, the outer diameter D3 of the convex portion 441 of the inner electrode 40 is formed larger than the inner diameter D4 of the outer electrode 30. The convex portion 441 of the inner electrode 40 and the concave portion 341 of the outer electrode 30 are provided with a gap of a certain distance γ.

第2実施形態では、外側電極30の凹部341と内側電極40の凸部441とをねじのように組み付けることが可能であるので、電極間の距離γを第1実施形態の電極間の距離βよりも小さくすることができる。これにより、電極間の静電容量が大きくなり、出力信号のダイナミックレンジが大きくなる。したがって、燃料センサは、検出精度を高めることができる。
また、第2実施形態においても、リード角θを小さく設定することで、内側電極40の凸部441および外側電極30の凹部341を、内流路41の燃料の流れ方向に近づけることが可能である。これにより、内流路41の流体抵抗が低減され、燃料通路100を流れる燃料の性状の変化に対する燃料センサの応答性を高めることができる。
In the second embodiment, since the concave portion 341 of the outer electrode 30 and the convex portion 441 of the inner electrode 40 can be assembled like a screw, the distance γ between the electrodes is set to the distance β between the electrodes in the first embodiment. Can be made smaller. This increases the capacitance between the electrodes and increases the dynamic range of the output signal. Therefore, the fuel sensor can improve detection accuracy.
Also in the second embodiment, by setting the lead angle θ to be small, the convex portion 441 of the inner electrode 40 and the concave portion 341 of the outer electrode 30 can be brought closer to the fuel flow direction of the inner flow path 41. is there. Thereby, the fluid resistance of the inner flow path 41 is reduced, and the responsiveness of the fuel sensor to the change in the properties of the fuel flowing through the fuel passage 100 can be enhanced.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による燃料センサの要部断面図を図4に示す。第3実施形態では、外側電極30の凹部342と内側電極40の凸部442とは、共に軸方向に延びている。外側電極30の凹部342と、内側電極40凸部442とは、径方向に向き合うように設けられ、内側電極40の凸部442は外側電極30の凹部342の内側に嵌まり合っている。内側電極40の凸部442と外側電極30の凹部342とは、一定の距離ηの隙間を開けて設けられている。外側電極30と内側電極40とは、軸方向に差し込むことで組み付けることが可能である。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a cross-sectional view of a relevant part of a fuel sensor according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the concave portion 342 of the outer electrode 30 and the convex portion 442 of the inner electrode 40 both extend in the axial direction. The concave portion 342 of the outer electrode 30 and the convex portion 442 of the inner electrode 40 are provided so as to face each other in the radial direction, and the convex portion 442 of the inner electrode 40 is fitted inside the concave portion 342 of the outer electrode 30. The convex portion 442 of the inner electrode 40 and the concave portion 342 of the outer electrode 30 are provided with a gap of a certain distance η. The outer electrode 30 and the inner electrode 40 can be assembled by being inserted in the axial direction.

第3実施形態においても、内側電極40の凸部442の径方向外側に外側電極30の凹部342が位置し、その凸部442と凹部342とが、一定の距離ηを開けて設けられることで、電極面積を大きくすると共に、電極間の距離を小さくすることが可能になる。これにより、電極間の静電容量が大きくなり、出力信号のダイナミックレンジが大きくなる。したがって、燃料センサは、検出精度を高めることができる。   Also in the third embodiment, the concave portion 342 of the outer electrode 30 is located radially outside the convex portion 442 of the inner electrode 40, and the convex portion 442 and the concave portion 342 are provided with a certain distance η. The electrode area can be increased and the distance between the electrodes can be decreased. This increases the capacitance between the electrodes and increases the dynamic range of the output signal. Therefore, the fuel sensor can improve detection accuracy.

(第4、第5実施形態)
本発明の第4、第5実施形態は、第1実施形態または第2実施形態の変形例である。
第4実施形態による燃料センサは、図5に示すように、外側電極30の凹部343と内側電極40の凸部443とが、ねじ山の縦断面が略半円形の丸ねじのように形成されている。
第5実施形態による燃料センサは、図6に示すように、外側電極30の凹部344と内側電極40の凸部444とが、ねじ山の縦断面が方形の角ねじのように形成されている。
なお、外側電極30の凹部と内側電極40の凸部とは、例えば台形ねじ、鋸歯ねじ、三角ねじのように形成してもよい。
第4、第5実施形態においても、上述した第1〜第3実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(Fourth and fifth embodiments)
The fourth and fifth embodiments of the present invention are modifications of the first embodiment or the second embodiment.
In the fuel sensor according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, the concave portion 343 of the outer electrode 30 and the convex portion 443 of the inner electrode 40 are formed like a round screw having a substantially semicircular cross section of the thread. ing.
In the fuel sensor according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, the concave portion 344 of the outer electrode 30 and the convex portion 444 of the inner electrode 40 are formed like square screws with a vertical cross section of the thread. .
In addition, you may form the recessed part of the outer side electrode 30, and the convex part of the inner side electrode 40 like a trapezoid screw, a sawtooth screw, and a triangular screw, for example.
In the fourth and fifth embodiments, the same operational effects as those of the first to third embodiments described above can be achieved.

(他の実施形態)
上述した複数の実施形態では、燃料センサとして、電極間の電気的特性から燃料に含まれるエタノール濃度を検出するセンサについて説明した。これに対し、本発明は、電極間の電気的特性から例えば燃料の酸化劣化状態等を検出するセンサとしてもよい。
上述した複数の実施形態の燃料センサは、電極間の静電容量を検出することで、燃料の誘電率から燃料の性質及び状態を検出した。これに対し、本発明の燃料センサは、電極間の抵抗値を検出することで、燃料の導電率から燃料の性質及び状態を検出してもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
(Other embodiments)
In the plurality of embodiments described above, the sensor that detects the ethanol concentration contained in the fuel from the electrical characteristics between the electrodes has been described as the fuel sensor. On the other hand, this invention is good also as a sensor which detects the oxidation deterioration state of a fuel, etc. from the electrical property between electrodes.
The fuel sensors of the above-described embodiments detect the nature and state of the fuel from the dielectric constant of the fuel by detecting the capacitance between the electrodes. On the other hand, the fuel sensor of the present invention may detect the property and state of the fuel from the conductivity of the fuel by detecting the resistance value between the electrodes.
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

1 ・・・燃料センサ
30 ・・・外側電極
34、341〜344・・・凹部
36 ・・・第1流通孔(流通孔)
37 ・・・第2流通孔(流通孔)
40 ・・・内側電極
41 ・・・内流路
44、441〜444・・・凸部
60 ・・・検出回路(検出手段)
100・・・燃料通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel sensor 30 ... Outer electrode 34, 341-344 ... Recess 36 ... 1st flow hole (flow hole)
37 ・ ・ ・ Second flow hole (flow hole)
40 ... inner electrode 41 ... inner flow paths 44, 441 to 444 ... convex portion 60 ... detection circuit (detection means)
100: Fuel passage

Claims (6)

燃料の流れる燃料通路に設けられる筒状の外側電極と、
前記外側電極の径方向内側に、前記外側電極から所定の距離を開けて設けられる内側電極と、
前記外側電極と前記内側電極との間に形成される内流路を流れる燃料の電気的特性を検出する検出手段と、を備え、
前記内側電極は、径外方向の外壁から前記外側電極に向けて突出する凸部を有し、
前記外側電極は、前記凸部の径方向外側に位置し、前記外側電極の内壁から径外方向に凹む凹部を有することを特徴とする燃料センサ。
A cylindrical outer electrode provided in a fuel passage through which fuel flows;
An inner electrode provided on the radially inner side of the outer electrode with a predetermined distance from the outer electrode;
Detecting means for detecting electrical characteristics of fuel flowing in an inner flow path formed between the outer electrode and the inner electrode;
The inner electrode has a convex portion protruding from the outer wall in the radially outward direction toward the outer electrode,
The fuel sensor according to claim 1, wherein the outer electrode has a concave portion that is located radially outside the convex portion and is recessed radially outward from an inner wall of the outer electrode.
前記内側電極の前記凸部と前記外側電極の前記凹部とは、前記内流路を流れる燃料を誘電体とした前記外側電極および前記内側電極間の静電容量を検出可能な一定の距離を開けて設けられることを特徴とする請求項1に記載の燃料センサ。   The convex portion of the inner electrode and the concave portion of the outer electrode are spaced apart from each other by a certain distance capable of detecting a capacitance between the outer electrode and the inner electrode using the fuel flowing through the inner flow path as a dielectric. The fuel sensor according to claim 1, wherein the fuel sensor is provided. 前記内側電極の前記凸部および前記外側電極の前記凹部は、前記内流路の燃料の流れ方向に延びることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料センサ。   The fuel sensor according to claim 1, wherein the convex portion of the inner electrode and the concave portion of the outer electrode extend in a fuel flow direction of the inner flow path. 前記外側電極は、前記燃料通路を流れる燃料の流れ方向に対して中心軸が略垂直に設けられ、前記燃料通路を流れる燃料の流れ方向上流側および下流側に位置する少なくとも2個の流通孔を有し、
前記外側電極の前記凹部は、前記外側電極の周方向に延び、
前記内側電極の前記凸部は、前記内側電極の周方向に延びることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料センサ。
The outer electrode has a central axis substantially perpendicular to the flow direction of the fuel flowing through the fuel passage, and has at least two flow holes located upstream and downstream in the flow direction of the fuel flowing through the fuel passage. Have
The concave portion of the outer electrode extends in a circumferential direction of the outer electrode,
The fuel sensor according to claim 1, wherein the convex portion of the inner electrode extends in a circumferential direction of the inner electrode.
前記外側電極の前記凹部は、前記外側電極の径内方向の内壁に螺旋状に延び、
前記内側電極の前記凸部は、前記外側電極の前記凹部と同一のリード角で、前記内側電極の径外方向の外壁に螺旋状に延びることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料センサ。
The concave portion of the outer electrode extends spirally to the inner wall in the radial direction of the outer electrode,
The convex portion of the inner electrode extends in a spiral shape on the outer wall in the radially outward direction of the inner electrode at the same lead angle as the concave portion of the outer electrode. The fuel sensor according to item.
前記外側電極と前記内側電極とは、相対回転することで組み付けられることを特徴とする請求項5に記載の燃料センサ。   The fuel sensor according to claim 5, wherein the outer electrode and the inner electrode are assembled by relative rotation.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017142114A (en) * 2016-02-09 2017-08-17 中国電力株式会社 Vapor leakage detector

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