JP2013167605A - 燃料性状検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料漏れを抑制可能な燃料性状検出装置を提供する。
【解決手段】 燃料性状検出装置１０の第１電極５０は、第１ハウジング２０に対し離間している。第１電極５０と第１ハウジング２０との間には、弾性体からなるＯリング６０が設けられている。ガラスシール８０は、第２電極７０の一端部７１と他端部７２との中間に設けられ、第２電極７０を支持する。したがって、落下時や衝突時に第１ハウジング２０に加わる衝撃は、第１電極５０に伝わる前にＯリング６０により弱められる。Ｏリング６０は、緩衝材として機能する。そのため、上記衝撃によるガラスシール８０の割れを抑制可能である。また、第２電極７０の一端部７１は、他端部が片持ち支持される場合と比べ、振動し難い。それゆえ、上記振動によるガラスシール８０の割れを抑制可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料の性状を検出する燃料性状検出装置に関する。

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、燃料のアルコール濃度または酸化状態などを検出する燃料性状検出装置が知られている。特許文献１に開示された燃料性状検出装置は、第１ハウジング内の燃料に浸漬された第１電極と第２電極との間の静電容量に基づき燃料のアルコール濃度を検出する。

第１電極は、筒状に形成され、第１ハウジングの開口から第１ハウジング内に挿入されている。第１電極は、第１ハウジングの開口縁部に軸方向に押し付けられている。第２電極は、筒状に形成され、第１電極内に挿入されている。第２電極は、第１電極の内壁に固定された絶縁部材により片持ち支持されている。絶縁部材は、ガラスシールが採用されている。ガラスシールは、燃料に対する耐性があり且つ電気的な温度特性が安定している一方で、衝撃に弱い。

特開２０１０−１４５２７９号公報

特許文献１に開示された燃料性状検出装置では、落下時や衝突時に第１ハウジングに加わる衝撃は、第１電極を介してガラスシールに直接伝わる。そのため、上記衝撃によるガラスシールの割れが懸念される。

また、第２電極は、基端部が片持ち支持されているため、先端部が振動しやすい。上記振動は、第２電極の基端部を介してガラスシールに直接伝わる。そのため、上記振動に起因して過大応力が作用することによるガラスシールの割れが懸念される。ガラスシールが割れると燃料漏れが生じる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料漏れを抑制可能な燃料性状検出装置を提供することである。

請求項１に記載の発明による燃料性状検出装置は、通路部材、第１電極、第２電極、電極保持部材、弾性部材および絶縁部材を備える。
通路部材は、燃料通路、および、燃料通路に通じる開口を有する。電極保持部材は、通路部材の開口に挿入され、通路部材に固定されている。

第１電極は、電極保持部材から燃料通路内まで延びるように筒状に形成されている。また、第１電極は、通路部材に対し離間し、燃料通路側の先端部が燃料通路内の燃料に侵漬される。
第２電極は、第１電極の径内方向で当該第１電極の軸方向に延びるように筒状に形成されている。また、第２電極は、第１電極に対し離間し、燃料通路側の一端部が第１電極内の燃料に浸漬される。

弾性部材は、電極保持部材に対し燃料通路側に位置し、第１電極と通路部材との間の隙間を液密に封止している。
絶縁部材は、電極保持部材に対し燃料通路側に位置し、第１電極と第２電極との間の隙間を液密に封止している。また、絶縁部材は、第２電極の一端部と他端部との間に設けられている。

したがって、落下時や衝突時に通路部材に加わる衝撃は、第１電極に伝わる前に弾性部材により弱められる。弾性部材は、緩衝材として機能する。そのため、上記衝撃による絶縁部材の割れを抑制可能である。それゆえ、絶縁部材の割れに起因した燃料漏れを抑制することができる。

また、第２電極は、一端部と他端部との間で支持されていることから、他端部が片持ち支持される場合と比べて一端部が振動しにくい。そのため、上記振動によるガラスシールの割れを抑制可能である。それゆえ、絶縁部材の割れに起因した燃料漏れを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による燃料性状検出装置が適用された燃料供給系統を示す構成図である。 図１の燃料性状検出装置の断面図である。 図２の矢印ＩＩＩ部分の拡大図である。 図２の燃料性状検出装置の各電極間の静電容量と、燃料のエタノール濃度と、燃料の温度との関係を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態による燃料性状検出装置を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による燃料性状検出装置は、図１に示す自動車用の燃料供給系統で用いられる。この燃料供給系統は、図示しないエンジンに燃料を供給するシステムであり、燃料タンク１０１、燃料ポンプ１０２、燃料配管１０３、デリバリパイプ１０４、インジェクタ１０５および電子制御装置１０６等を備えている。

燃料タンク１０１内の燃料は、燃料ポンプ１０２により燃料配管１０３を経由しデリバリパイプ１０４に圧送される。デリバリパイプ１０４内の燃料は、インジェクタ１０５からエンジンの吸気管内や気筒内に噴射される。電子制御装置１０６は、インジェクタ１０５の作動を制御する。燃料性状検出装置１０は、燃料配管１０３の途中に設けられている。

燃料タンク１０１内には、例えばエタノールとガソリンとが混合されたエタノール混合ガソリン等が給油される。このエタノール混合ガソリンのエタノール濃度は０〜１００［％］の間で適宜選択可能である。したがって、燃料タンク１０１内の燃料のエタノール濃度は、給油時点を境に変動する可能性がある。

燃料性状検出装置１０は、燃料配管１０３内を流れる燃料のエタノール濃度を検出する。電子制御装置１０６は、燃料性状検出装置１０が検出したエタノール濃度に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期などを制御することにより、エンジンを最適条件で作動させる。この最適条件は、エンジンの排気中の有害物質量が可及的に少なくなること等を考慮し設定される。

以下、燃料性状検出装置１０を図２、図３に基づき説明する。燃料性状検出装置１０は、第１ハウジング２０、接続管３０、３１、第２ハウジング４０、第１電極５０、Ｏリング６０、第２電極７０、ガラスシール８０、サーミスタ９０および回路部９５を備えている。

第１ハウジング２０は、特許請求の範囲に記載の「通路部材」に相当する。第１ハウジング２０は、燃料通路２４を有する筒部２１、筒部２１の一端を塞ぐ底部２２、および、筒部２１の開口２５側の他端から径外方向に延びる取付部２３を有する。

筒部２１は、底部２２側の端部を貫通する通孔２６、２７を有する。通孔２６、２７には、接続管３０、３１が嵌合している。接続管３０、３１と通孔２６、２７との隙間は、液密に封止されている。接続管３０、３１は、図１の燃料配管１０３に接続可能である。

第２ハウジング４０は、樹脂製であり、回路ケース部４１、コネクタ部４２および電極保持部４３から一体に形成されている。電極保持部４３は、特許請求の範囲に記載の「電極保持部材」に相当する。
回路ケース部４１は、箱状に形成され、第１ハウジング２０の取付部２３に固定されている。回路ケース部４１は、回路部９５を収容している。

コネクタ部４２は、回路部９５に接続する複数の端子４４を内包している。端子４４は、回路部９５を図１の電子制御装置１０６や図示しない電源等に接続可能である。
電極保持部４３は、回路ケース部４１の底部から第１ハウジング２０内に突き出すように円筒状に形成されている。電極保持部４３は、第１ハウジング２０の開口２５に挿入されている。

第１電極５０は、第２ハウジング４０の電極保持部４３から燃料通路２４内まで延びるように筒状に形成されている。第１電極５０は、第１ハウジング２０に対し離間している。第１電極５０の基端部５１は、電極保持部４３に埋め込まれている。第１電極５０の先端部５２は、燃料通路２４内の燃料に侵漬される。先端部５２は、第１ハウジング２０の通孔２６から通孔２７までの流通経路上に空く一対の通孔５４、５５を有する。端子５６は、第１電極５０と回路部９５とを電気的に接続する。

Ｏリング６０は、特許請求の範囲に記載の「弾性部材」に相当する。Ｏリング６０は、第１電極５０と第１ハウジング２０の筒部２１との間に設けられている。Ｏリング６０は、ゴム製であり、第１電極５０と第１ハウジング２０との環状隙間を液密に封止している。

第２電極７０は、第１電極５０の径内方向で第１電極５０の軸方向に延びるように筒状に形成されている。第２電極７０は、第１電極５０と同軸上に配置され、第１電極５０から離間している。第２電極７０のうち燃料通路２４側の一端部７１は、端が塞がれており、第１電極５０内の燃料に浸漬される。端子７３は、第２電極７０と回路部９５とを電気的に接続する。

燃料通路２４内を燃料が流れるとき第１電極５０と第２電極７０との間には燃料が満たされる。このとき、第１電極５０および第２電極７０は、燃料を誘電体とするコンデンサを構成する。

ガラスシール８０は、特許請求の範囲に記載の「絶縁部材」に相当する。ガラスシール８０は、第１電極５０と第２電極７０との間に設けられている。ガラスシール８０は、ガラスを主成分とする絶縁体であり、第１電極５０と第２電極７０との環状隙間を液密に封止している。

サーミスタ９０は、抵抗体９１およびリード線９２、９３を有する。抵抗体９１は、温度に応じて電気抵抗が変化する特性を有する。抵抗体９１は、例えば放熱グリス等の熱伝導物質が充填された第２電極７０の一端部７１内に配置される。リード線９２、９３は、抵抗体９１と回路部９５とを電気的に接続する。サーミスタ９０は、燃料通路２４内の燃料の温度を検出する温度センサである。

回路部９５は、第２ハウジング４０の回路ケース部４１に固定される基板９６、および、基板９６上の複数の電子部品からなる濃度算出部９７を有する。
濃度算出部９７は、第１電極５０と第２電極７０との間の充放電により各電極間の静電容量を算出する。また、濃度算出部９７は、サーミスタ９０の電気抵抗に基づき燃料通路２４内の燃料の温度を算出する。

各電極間の静電容量は、燃料のエタノール濃度および燃料の温度によって変化する。濃度算出部９７は、上記特性を利用し、図４に示す関係から各電極間の静電容量Ｃと燃料の温度Ｔとに基づき燃料のエタノール濃度Ｄを算出する。

次に、第１電極５０およびガラスシール８０を図３に基づき更に詳しく説明する。
ガラスシール８０は、第１電極５０の軸方向でＯリング６０よりも先端部５２側に位置している。第１電極５０は、軸方向でガラスシール８０に対応する位置から径外方向に突き出す鍔部５３を形成している。鍔部５３は、第２ハウジング４０の電極保持部４３と共に、Ｏリング６０が嵌る環状溝５７を区画形成している。鍔部５３は、Ｏリング６０の燃料通路２４側への抜け止めを為す抜け止め手段として機能する。

ガラスシール８０は、軸方向で第２電極７０の一端部７１と他端部７２との中間に位置している。第２電極７０は、ガラスシール８０により軸方向の中間部が支持されている。ガラスシール８０は、第２電極７０の固定手段として機能する。

ガラスシール８０は、高温下で各電極間に溶融接着されたあと冷却されることにより、第１電極５０の熱収縮に伴う圧縮力が加えられた状態で固化する。鍔部５３は、第１電極５０のうちガラスシール８０の径外方向に位置する部分を肉厚にし、製造過程でガラスシール８０からの反力を受け第１電極５０が変形することを抑制する変形抑制手段として機能する。

第１電極５０の鍔部５３の外径は、第１ハウジング２０の筒部２１の内径よりも小さい。鍔部５３と筒部２１との間には隙間がある。
第１電極５０の先端部５２は、第１ハウジング２０の底部２２の凹部２８内に挿入されている。先端部５２と底部２２との間には隙間がある。

第２ハウジング４０の電極保持部４３と第１ハウジング２０との隙間の径方向距離Ｓ１は、第１電極５０の鍔部５３と第１ハウジング２０の筒部２１との隙間の径方向距離Ｓ２よりも小さい。また、径方向距離Ｓ１は、第１電極５０の先端部５２と第１ハウジング２０の底部２２との隙間の径方向距離Ｓ３よりも小さい。

Ｏリング６０は、径方向に圧縮された状態で第１電極５０と第１ハウジング２０との間に設けられている。ここで、第１電極５０と第１ハウジング２０とは熱膨張率が互いに異なるため、第１電極５０と第１ハウジング２０との隙間の径方向距離は温度変化に応じて変化する。Ｏリング６０は、上記径方向距離の変化に従って変形し、常に第１電極５０と第１ハウジング２０とに接触し燃料の漏れを防止する。

以上説明したように、本実施形態による燃料性状検出装置１０では、第１電極５０は、第１ハウジング２０に対し離間している。第１電極５０と第１ハウジング２０との間には、弾性体からなるＯリング６０が設けられている。

したがって、落下時や衝突時に第１ハウジング２０に加わる衝撃は、第１電極５０に伝わる前にＯリング６０により弱められる。Ｏリング６０は、緩衝材として機能する。そのため、上記衝撃によるガラスシール８０の割れを抑制可能である。それゆえ、ガラスシール８０の割れに起因した燃料漏れを抑制することができる。

また、本実施形態では、ガラスシール８０は、第２電極７０の一端部７１と他端部７２との中間に設けられ、第２電極７０を支持する。そのため、第２電極７０の一端部７１は、他端部が片持ち支持される場合と比べ、振動し難い。それゆえ、上記振動によるガラスシール８０の割れを抑制可能である。したがって、ガラスシール８０の割れに起因した燃料漏れを抑制することができる。

また、本実施形態では、第１電極５０と第２電極７０とは、ガラスシール８０で絶縁されている。ガラスシール８０は、燃料に対する耐性があり且つ電気的な温度特性が安定している。そのため、燃料性状検出装置１０は、耐久性があり、且つ検出精度が高い。

また、本実施形態では、ガラスシール８０は、第１電極５０の軸方向でＯリング６０よりも先端部５２側に位置する。第１電極５０は、軸方向でガラスシール８０に対応する位置から径外方向に突き出す鍔部５３を形成している。そのため、鍔部５３は、Ｏリング６０の燃料通路２４側への抜け止めを為す。さらに、鍔部５３は、第１電極５０のうちガラスシール８０の径外方向に位置する部分を肉厚にするため、製造過程でガラスシール８０からの反力を受け第１電極５０が変形することを抑制可能である。

また、本実施形態では、第１電極５０の鍔部５３と第２ハウジング４０の電極保持部４３とは、Ｏリング６０が嵌る環状溝５７を区画形成する。そのため、Ｏリング溝を別途設ける必要がない。

また、本実施形態では、第２ハウジング４０の電極保持部４３と第１ハウジング２０との隙間の径方向距離Ｓ１は、第１電極５０の鍔部５３と第１ハウジング２０の筒部２１との隙間の径方向距離Ｓ２よりも小さい。また、径方向距離Ｓ１は、第１電極５０の先端部５２と第１ハウジング２０の底部２２との隙間の径方向距離Ｓ３よりも小さい。そのため、電極保持部４３が第１ハウジングに対し径方向に相対移動する場合でも、第１電極５０と第１ハウジング２０とが接触することなく、電極保持部４３と第１ハウジング２０とが接触する。それゆえ、第１ハウジング２０に加わる衝撃が第１電極５０を介してガラスシール８０に直接伝わることを確実に回避可能である。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、ガラスシールは、第２電極の一端部と他端部との中間に位置していなくてもよい。ガラスシールは、一端部と他端部との間に位置していればよい。
本発明の他の実施形態では、ガラスシールに代えて、他の絶縁体が設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、Ｏリングに代えて、他の弾性部材が設けられてもよい。

本発明の他の実施形態では、第１電極と第１ハウジングとの隙間の径方向距離は、第１ハウジングと第２ハウジングの電極保持部との隙間の径方向距離より小さくてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１電極は、鍔部を形成しなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１電極の先端部は、第１ハウジングの底部の凹部内に挿入されていなくてもよい。

本発明の他の実施形態では、燃料性状検出装置は、エタノール以外のアルコールとガソリンとが混合されたアルコール混合ガソリンのアルコール濃度を検出するものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状検出装置は、燃料のアルコール濃度に限らず、例えば燃料の酸化状態等の他の性質を検出するものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状検出装置は、電極間の静電容量に限らず、例えば電極間の抵抗値等の他の電気的特性に基づき燃料のエタノール濃度を検出してもよい。

本発明の他の実施形態では、第１電極および第２電極は、円筒状に限らず、筒状であればよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状検出装置は、燃料配管に限らず、燃料供給系統の別の箇所に設けられてもよい。
以上、本発明はこのような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。

１０・・・燃料性状検出装置
２０・・・第１ハウジング（通路部材）
２４・・・燃料通路
２５・・・開口
４３・・・電極保持部（電極保持部材）
５０・・・第１電極
５２・・・先端部
７０・・・第２電極
７１・・・一端部
７２・・・他端部
６０・・・Ｏリング（弾性部材）
８０・・・ガラスシール（絶縁部材）

Claims (6)

1. 燃料通路（２４）、および、前記燃料通路に通じる開口（２５）を有する通路部材（２０）と、
   前記通路部材の前記開口に挿入され、前記通路部材に固定されている電極保持部材（４３）と、
   前記電極保持部材から前記燃料通路内まで延びるように筒状に形成され、前記通路部材に対し離間し、前記燃料通路側の先端部（５２）が前記燃料通路内の燃料に侵漬される第１電極（５０）と、
   前記第１電極の径内方向で当該第１電極の軸方向に延びるように筒状に形成され、前記第１電極に対し離間し、前記燃料通路側の一端部（７１）が前記第１電極内の燃料に浸漬される第２電極（７０）と、
   前記電極保持部材に対し前記燃料通路側に位置し、前記第１電極と前記通路部材との間の隙間を液密に封止している弾性部材（６０）と、
   前記電極保持部材に対し前記燃料通路側に位置し、前記第２電極の前記一端部と他端部（７２）との間に設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間の隙間を液密に封止している絶縁部材（８０）と、
   を備えることを特徴とする燃料性状検出装置（１０）。
2. 前記絶縁部材は、ガラスシールであることを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
3. 前記絶縁部材は、前記第２電極の軸方向で当該第２電極の前記一端部と前記他端部との中間に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料性状検出装置。
4. 前記絶縁部材は、軸方向で前記弾性部材よりも前記第１電極の前記先端部側に位置し、
   前記第１電極は、軸方向で前記絶縁部材に対応する位置から径外方向に突き出す鍔部（５３）を形成してい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性状検出装置。
5. 前記弾性部材は、Ｏリングであり、
   前記第１電極の前記鍔部と前記電極保持部材とは、前記弾性部材が嵌る環状溝（５７）を区画形成していることを特徴とする請求項４に記載の燃料性状検出装置。
6. 前記通路部材と当該通路部材内の前記電極保持部材との隙間の径方向距離（Ｓ１）は、前記第１電極と前記通路部材との隙間の径方向距離（Ｓ２、Ｓ３）よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料性状検出装置。

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