JP2013195160A - Fuel sensor - Google Patents
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Abstract
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、燃料中のアルコ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アルコール濃度は、内燃機関の電子制御ユニット(ECU)に伝送される。ECUは、アルコール濃度に応じ、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が低減される。
特許文献1に記載の燃料センサは、筒状の外側電極と、その外側電極の内側に設けられた内側電極とを備えている。外側電極と内側電極との間(以下「電極間」という)を燃料が流れる。検出回路は、燃料を誘電体とした電極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。
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 an alcohol concentration in the fuel is known. The alcohol 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, fuel injection timing, ignition timing, and the like according to the alcohol 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 are reduced.
The fuel sensor described in Patent Document 1 includes a cylindrical outer electrode and an inner electrode provided inside the outer electrode. Fuel flows between the outer electrode and the inner electrode (hereinafter referred to as “between electrodes”). The detection circuit detects the alcohol concentration of the fuel based on the capacitance between the electrodes using the fuel as a dielectric.
特許文献1の燃料センサは、外側電極がハウジングにインサート成形され、内側電極がホルダにインサート成形されている。ホルダは、ハウジングの内側に圧入固定されている。また、燃料通路内で外側電極と内側電極との間に設けられたOリングは、燃料通路を流れる燃料がハウジングとホルダとの隙間から検出回路側へ漏出することを防いでいる。
しかしながら、特許文献1では、車両の振動、または内燃機関の温度上昇によるOリングの熱収縮などにより、電極間に設けられたOリングの位置が軸方向にずれると、燃料に浸漬する外側電極および内側電極の面積が変化する。この場合、電極間の静電容量が変化し、燃料センサの検出精度が悪化するおそれがある。
また、ハウジングとホルダとの位置がずれると、外側電極と内側電極とが相対変位する。この場合、電極間の静電容量が変化し、燃料センサの検出精度が悪化するおそれがある。
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。
In the fuel sensor of Patent Document 1, the outer electrode is insert-molded in the housing, and the inner electrode is insert-molded in the holder. The holder is press-fitted and fixed inside the housing. Further, the O-ring provided between the outer electrode and the inner electrode in the fuel passage prevents the fuel flowing through the fuel passage from leaking to the detection circuit side through the gap between the housing and the holder.
However, in Patent Document 1, when the position of the O-ring provided between the electrodes shifts in the axial direction due to the vibration of the vehicle or the thermal contraction of the O-ring due to the temperature increase of the internal combustion engine, the outer electrode immersed in the fuel and The area of the inner electrode changes. In this case, the capacitance between the electrodes may change, and the detection accuracy of the fuel sensor may deteriorate.
Further, when the housing and the holder are displaced from each other, the outer electrode and the inner electrode are relatively displaced. In this case, the capacitance between the electrodes may change, and the detection accuracy of the fuel sensor may deteriorate.
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.
本発明は、外側電極と内側電極とが樹脂体にインサートされた燃料センサにおいて、樹脂体から燃料通路の外側へ突出した内側電極の突出部の外壁と、樹脂体とに環状のシール部材が液密に当接することを特徴とする。
これにより、シール部材は、両電極が燃料に浸漬する浸漬部以外の位置に設けられる。このため、シール部材が内側電極の軸方向に位置ずれした場合、電極間の電気的特性に影響を与えることがない。したがって、検出手段が燃料通路を流れる燃料の電気的特性を正確に検出することが可能になるので、燃料センサの検出精度を高めることができる。
The present invention relates to a fuel sensor in which an outer electrode and an inner electrode are inserted into a resin body, and an annular seal member is provided between the outer wall of the projecting portion of the inner electrode projecting from the resin body to the outside of the fuel passage and the resin body. It is characterized by closely contacting.
Thereby, a sealing member is provided in positions other than the immersion part which both electrodes immerse in a fuel. For this reason, when the seal member is displaced in the axial direction of the inner electrode, the electrical characteristics between the electrodes are not affected. Therefore, the detection means can accurately detect the electrical characteristics of the fuel flowing through the fuel passage, so that the detection accuracy of the fuel sensor can be improved.
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通路2に設けられ、燃料に含まれるアルコール濃度を検出するセンサである。
図1に示すように、燃料センサ1は、樹脂体10、外側電極30、内側電極40、回路基板50、およびシール部材としての第1Oリング61などを備えている。
樹脂体10は、例えば樹脂などから形成され、燃料通路2の開口部3に取り付けられる。樹脂体10は、燃料通路2の外側で回路基板50を収容する基板収容部11と、その基板収容部11から燃料通路2の内側へ延びる電極支持部12とを有する。電極支持部12は、外側電極30と内側電極40とをモールドしている。燃料通路2の外壁と基板収容部11との間に設けられた第2Oリング62は、燃料通路2を流れる燃料が外部に漏出することを防いでいる。
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 according to the present embodiment is a sensor that is provided in a
As shown in FIG. 1, the fuel sensor 1 includes a
The
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、中心軸が燃料通路2の燃料流れ方向に対して略垂直に設けられる。外側電極30は、樹脂体10の電極支持部12にインサートする外インサート部31、および樹脂体10から燃料通路内に突出する外浸漬部32を有する。外浸漬部32は、燃料通路2を流れる燃料に浸漬する。
なお、図1では、燃料通路2を燃料が流れる方向を矢印A、矢印Bで示している。
外側電極30は、外浸漬部32の下端部33が開口している。また、外側電極30は、燃料流れ上流側に第1流通孔34を有し、燃料流れ下流側に第2流通孔35を有する。第1流通孔34、第2流通孔35および下端部33の開口を通り、外浸漬部32の内側を燃料が流れる。
The
In FIG. 1, the direction in which the fuel flows in the
The
外側電極30は、下端部33と反対側に位置する上端部36に、径外方向に環状に延びるフランジ37を有している。フランジ37は、樹脂体10に対して外側電極30が軸方向または径方向に移動することを防いでいる。
フランジ37に接続する第1ターミナル71は、回路基板50に設けられた検出回路51に電気的に接続している。本実施形態の検出回路は特許請求の範囲に記載の「検出手段」に相当する。
第1ターミナル71が電極支持部12から基板収容部11の内側へ突出する個所には、第1ターミナル71を円筒状に囲む囲繞壁13が設けられる。囲繞壁13の内側に接着剤14が充填されている。接着剤14は、第1ターミナル71と電極支持部12との隙間から回路基板側へ燃料が漏出することを防いでいる。囲繞壁13に接着剤14を充填する前に、囲繞壁13の内壁にはプラズマ表面処理が行われる。これにより、囲繞壁13の内壁と接着剤14とが強固に接着される。
The
The
A
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の外壁と外側電極30の内壁との間には、燃料を誘電体とした静電容量を検出可能な所定のギャップが設けられている。内側電極40は、樹脂体10の電極支持部12にインサートする内インサート部41、樹脂体10から燃料通路内に突出する内浸漬部42、および樹脂体10から燃料通路と反対側に突出する突出部43を有する。内浸漬部42は、外浸漬部32の内側を流れる燃料に浸漬する。
なお、内側電極40の内側に、図示しないサーミスタを設置することが可能である。サーミスタは、内側電極40から伝熱する燃料の温度を検出し、その温度に関する信号を検出回路51に伝送する。
The
A thermistor (not shown) can be installed inside the
内側電極40の突出部43は、電極支持部12から回路基板側へ突出している。突出部43に接続する第2ターミナル72は、回路基板50に設けられた検出回路51に電気的に接続している。
樹脂体10は、内側電極40の突出部43の径外側に環状に凹む凹部15を有している。この凹部15に、例えばフロロシリコーンゴムなどの弾性体からなる第1Oリング61が取り付けられている。凹部15の内径は、第1Oリング61がその弾性力により内側電極40と樹脂体10との隙間から燃料の漏出を防ぐことが可能な程度に第1Oリング61を圧縮するように設定されている。そのため、第1Oリング61は、内側電極40の外壁と凹部15の内壁とに液密に当接する。
第1Oリング61は、外側電極30のフランジ37よりも回路基板側に位置している。つまり、第1Oリング61は、外側電極30と内側電極40とが径方向に向き合う位置以外の場所に取り付けられる。これにより、第1Oリング61が軸方向にずれた場合、電極間の静電容量に影響を与えることがない。
The
The
The first O-
第1Oリング61の回路基板側に環状部材としてのワッシャー80が設けられている。ワッシャー80は、第1Oリング61が内側電極40の軸方向へ移動し、第1Oリング61が内側電極40から脱落することを防いでいる。ワッシャー80は、熱かしめによって、樹脂体10の電極支持部12に埋め込まれている。
A
回路基板50は、樹脂体10の基板収容部11に収容されている。回路基板50には、燃料の電気的特性を検出する検出回路51が構成されている。検出回路51は、外側電極30と内側電極40との間の充放電により、外側電極30の内側を流れる燃料を誘電体とした電極間の静電容量を検出する。検出回路51のメモリには、燃料のアルコール濃度と静電容量との関係を示す検量線が燃料温度に対応したマップとして記憶されている。検出回路51は、電極間の静電容量および燃料温度によって特定された検量線に基づき、燃料に含まれるアルコール濃度を検出する。
The
燃料センサ1の製造方法を説明する。
まず、外側電極30と内側電極40とを樹脂体10にインサート成形する。外側電極30の外インサート部31と、内側電極40の内インサート部41とが樹脂体10にモールドされる。
次に、図2に示すように、樹脂体10の凹部15と内側電極40の突出部43との間に第1Oリング61を嵌め込む。そして、第1Oリング61の上にワッシャー80を載置する。
続いて、図2の矢印Cに示すように、樹脂体10の電極支持部12から上方に延びる筒部16を、熱かしめによって径内方向に曲げる。これにより、ワッシャー80は、樹脂体10に埋め込まれる。
一方、囲繞壁13の内壁にプラズマ表面処理を行い、その後、囲繞壁13の内側に接着剤14を充填する。その後、樹脂体10の基板収容部11に回路基板50を取り付ける。
A method for manufacturing the fuel sensor 1 will be described.
First, the
Next, as shown in FIG. 2, the first O-
Subsequently, as shown by an arrow C in FIG. 2, the
On the other hand, plasma surface treatment is performed on the inner wall of the surrounding
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
(1)本実施形態では、第1Oリング61は、内側電極40の突出部43と樹脂体10との間に設けられる。これにより、第1Oリング61が内側電極40の軸方向に位置ずれした場合にも、外浸漬部32および内浸漬部42が燃料に浸漬する深さは変化しない。このため、第1Oリング61の位置ずれが、電極間の静電容量に影響を与えることがない。燃料センサ1は、燃料の電気的特性を正確に検出することが可能になる。したがって、燃料センサ1の検出精度を高めることができる。
(2)本実施形態では、第1Oリング61は、外側電極30と内側電極40とが径方向に向き合う位置から離れた場所に取り付けられる。これにより、第1Oリング61が、電極間の静電容量に影響を与えることがない。したがって、燃料センサ1の検出精度を高めることができる。
(3)本実施形態では、内側電極40と外側電極30とが1個の樹脂体10でインサート成形される。これにより、内側電極40と外側電極30との相対変位が抑制される。したがって、電極間の静電容量の変化が抑制され、燃料センサ1の検出精度を高めることができる。
(4)本実施形態では、第1Oリング61は、樹脂体10の凹部15に取り付けられる。樹脂体10の凹部15の内径を設定することで、第1Oリング61の圧縮率を調節することが可能となる。したがって、内側電極40と樹脂体10との隙間から回路基板側へ燃料が漏出することを確実に防ぐことができる。
(5)本実施形態では、ワッシャー80が、熱かしめにより樹脂体10に埋め込まれる。これにより、第1Oリング61の脱落を防ぐことができる。
In the present embodiment, the following effects are obtained.
(1) In the present embodiment, the first O-
(2) In the present embodiment, the first O-
(3) In the present embodiment, the
(4) In the present embodiment, the first O-
(5) In this embodiment, the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による燃料センサを図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、燃料センサは、燃料通路を構成する通路部材20を備える。通路部材20は、導電体から形成され、筒部21、底部23及び連結管22を有する。筒部21は外側電極30の径外方向に外側電極30と略同軸に筒状に設けられる。底部23は、筒部21の樹脂体10と反対側を塞いでいる。2本の連結管22は、筒部21の径方向に筒状に延びている。図3では、連結管22を燃料が流れる方向を矢印A、矢印Bで示している。
通路部材20の筒部21の内壁と樹脂体10の電極支持部12との間に設けられた第3Oリング63は、通路部材20を流れる燃料が外部に漏出することを防いでいる。
(Second Embodiment)
A fuel sensor according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG. 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 fuel sensor includes a
The third O-
第3ターミナル73は、一端がフランジ37に接続し、燃料通路内で樹脂体10から突出して、他端が通路部材20に接続している。通路部材20と回路基板50とを第4ターミナル74が接続している。
内側電極40は、第1Oリング61の回路基板側で径方向に凹む溝44を有する。規制手段としてのEリング81が、内側電極40の溝44に係止されている。Eリング81は、第1Oリング61が内側電極40の軸方向へ移動し、内側電極40から脱落することを防いでいる。
The
The
本実施形態では、通路部材20と外側電極30とが同電位になる。そのため、通路部材20の筒部21と内側電極40との距離L1は、筒部21と内側電極40との間の浮遊容量が検出回路51のアルコール濃度検出に与える影響を無視できる程度の長さに設定されている。
検出回路51は、外側電極30および通路部材20をグランドとして、外側電極30と内側電極40との間の充放電により、外側電極30の内側を流れる燃料を誘電体とした電極間の静電容量を検出する。検出回路51は、電極間の静電容量および燃料温度によって特定された検量線に基づき、燃料に含まれるアルコール濃度を検出する。
In the present embodiment, the
The
第2実施形態では、以下の作用効果を奏する。
(1)第2実施形態では、Eリング81は、内側電極40に設けられた溝44に係止される。これにより、簡素な構成で内側電極40にEリング81を取り付けることができる。
(2)第2施形態では、第3ターミナル73が、燃料通路内で外側電極30と通路部材20とを電気的に接続する。これにより、外側電極30と検出回路51との接続箇所から燃料が漏出することを防ぐことができる。
なお、第3ターミナル73は、燃料通路内において、樹脂体10の外側で外側電極30と通路部材20とを接続してもよい。
In the second embodiment, the following effects are obtained.
(1) In the second embodiment, the E-ring 81 is locked in the
(2) In the second embodiment, the third terminal 73 electrically connects the
The
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による燃料センサを図4に示す。
第3実施形態では、外側電極30は筒状の小径部301と、その小径部301よりも径が大きい筒状の大径部302と、小径部301と大径部302とを接続する段差部303とを有する。外側電極30は、小径部301のうちで電極支持部12から燃料通路に突出する部分が外浸漬部32を構成する。
また、外側電極30の大径部302と内側電極40との距離L2は、大径部302と内側電極40との間の浮遊容量が検出回路51のアルコール濃度検出に与える影響を無視できる程度の長さに設定されている。大径部302は、樹脂体10の電極支持部12から回路基板側に突出している。
(Third embodiment)
A fuel sensor according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the third embodiment, the
The distance L2 between the large-
樹脂体10は、外側電極30の大径部302が電極支持部12から突出する個所に、環状に凹む第2凹部17を有している。大径部302の径外方向の外壁と第2凹部17との間に第4Oリング64が取り付けられ、大径部302の径内方向の内壁と第2凹部17との間に第5Oリング65が取り付けられている。
第3実施形態では、第4Oリング64および第5Oリング65により、外側電極30の大径部302と樹脂体10との隙間から回路基板側に燃料が漏出することを防ぐことができる。
The
In the third embodiment, the fourth O-
(他の実施形態)
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。
上述した複数の実施形態の燃料センサは、電極間の電気的特性から燃料に含まれるアルコール濃度を検出した。これに対し、本発明の燃料センサは、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)
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 fuel sensors of the above-described embodiments detect the concentration of alcohol contained in the fuel from the electrical characteristics between the electrodes. On the other hand, the fuel sensor of the present invention may detect, for example, the oxidative deterioration state of the fuel from the electrical characteristics 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
10・・・樹脂体
30・・・外側電極
40・・・内側電極
51・・・検出回路(検出手段)
61・・・第1Oリング(シール部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
61 ... 1st O-ring (seal member)
Claims (9)
前記燃料通路の開口部(3)に取り付け可能な樹脂体(10)と、
前記樹脂体にインサートする外インサート部(31)、および前記樹脂体から前記燃料通路内に突出する外浸漬部(32)を有する筒状の外側電極(30)と、
前記樹脂体にインサートする内インサート部(41)、前記樹脂体から前記燃料通路内に突出する内浸漬部(42)、および前記樹脂体から前記燃料通路と反対側に突出する突出部(43)を有し、前記外側電極の径内側に設けられる内側電極(40)と、
前記外側電極と前記内側電極との間を流れる燃料の電気的特性に基づき燃料の性状を検出する検出手段(51)と、
前記内側電極の前記突出部の外壁と前記樹脂体とに液密に当接する環状のシール部材(61)と、を備えることを特徴とする燃料センサ。 A fuel sensor (1) for detecting a property of fuel flowing in a fuel passage (2),
A resin body (10) attachable to the opening (3) of the fuel passage;
A cylindrical outer electrode (30) having an outer insert part (31) to be inserted into the resin body, and an outer immersion part (32) protruding from the resin body into the fuel passage;
An inner insert portion (41) to be inserted into the resin body, an inner immersion portion (42) protruding from the resin body into the fuel passage, and a protrusion portion (43) protruding from the resin body to the opposite side of the fuel passage. An inner electrode (40) provided on the inner diameter side of the outer electrode;
Detecting means (51) for detecting a property of the fuel based on an electrical characteristic of the fuel flowing between the outer electrode and the inner electrode;
A fuel sensor, comprising: an annular seal member (61) in liquid-tight contact with the outer wall of the protruding portion of the inner electrode and the resin body.
前記外側電極は、前記燃料通路内で前記通路部材に電気的に接続されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の燃料センサ。 A conductive passage member (20) constituting the fuel passage;
The fuel sensor according to claim 1, wherein the outer electrode is electrically connected to the passage member in the fuel passage.
前記通路部材の前記筒部と前記内側電極との距離(L1)は、前記通路部材と前記内側電極との間の浮遊容量が前記検出手段の行う燃料の性状検出に与える影響を無視できる程度の長さに設定されていることを特徴とする請求項8に記載の燃料センサ。 The passage member has a cylindrical portion (21) provided in a cylindrical shape in a radially outward direction of the outer electrode, and a bottom portion (23) that closes one of the cylindrical portions,
The distance (L1) between the cylindrical portion of the passage member and the inner electrode is such that the influence of stray capacitance between the passage member and the inner electrode on the property detection of the fuel performed by the detection means can be ignored. The fuel sensor according to claim 8, wherein the fuel sensor is set to a length.
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