JP2748099B2 - アルコール濃度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルコール濃度センサに
関し、特に静電容量型のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用内燃機関の代替燃料とし
てガソリンにメタノールやエタノール等のアルコールを
混合したアルコール混合燃料が提案されている。かかる
アルコール混合燃料を用いた場合、アルコール濃度に応
じて理論空燃比が変化するため、供給されたアルコール
混合燃料のアルコール濃度を検出し、このアルコール濃
度に基づいて燃料供給量制御や点火時期制御を行う必要
がある（例えば、特開昭５６−９５８５４０号公報等参
照）。

【０００３】そこで、内燃機関の燃料供給通路に、混合
燃料中のアルコール濃度に対応する電圧を出力する静電
容量型のアルコール濃度センサを介装して構成したアル
コール濃度検出装置が知られており、静電容量型のアル
コール濃度センサが提案されている。この静電容量型の
アルコール濃度センサは、従来、図２に示すように構成
される。

【０００４】即ち、機関の燃料供給通路の一部を構成す
る筒状ハウジング１は、外側電極となる筒部２と、該筒
部２の途中に形成された開口２ａに対して該筒部２の中
心軸と直交する方向に接続された筒部３と、から構成さ
れる。筒部２の一端部には図示しない燃料配管が接続さ
れる燃料入口部４が開口され、筒部３の反接続側端部に
は同様に図示しない燃料配管が接続される燃料出口部５
が開口される。筒部２内にはその中心軸に沿って延びる
中実な中心電極６が挿入されており、中心電極６の先端
部は前記燃料入口部４から所定距離下流側に位置し、後
端部は筒部２後端部の内周面に嵌合されたインシュレー
タ７と導電部材からなるパイプ８を介して筒部２後端部
内周面に嵌合されたブッシュ９及び０リング10に貫通支
持される。中心電極６のブッシュ９からの突出端部はワ
ッシャ11及びナット12で構成される締結具13によって固
定される。

【０００５】前記パイプ８とブッシュ９との接合部には
ターミナル14の一端部が挟持固定され、このターミナル
14はパイプ８を介して筒部２即ち、外側電極２に接続さ
れる。また、締結具13とブッシュ９との接合部にはター
ミナル15の一端部が挟持固定され、このターミナル15は
中心電極６に接続される。そして、前記ターミナル14，
15と交流電源と抵抗（いずれも図示せず）とを直列に接
続し、燃料中のアルコール濃度に応じて電極２，６間の
静電容量Ｃが変化することを利用して、抵抗における出
力電圧を測定することにより、燃料中のアルコール濃度
を検出する。なお、静電容量Ｃは次式の如く決定される
ものである。

【０００６】Ｃ＝Ｋ×ｓ×ε／ｄ ・・・ 但し、ｓは電極面積 ｄは中心電極６と外側電極２との電極間隔 εは検出される燃料の比誘電率 Ｋは比例定数である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】アルコール濃度に基づ
いて正確に燃料供給量や点火時期を制御するためには、
正確なメタノール量を計測する必要がある。ところで測
定精度および性能を向上させるためには、従来のアルコ
ール濃度センサにあっては、静電容量Ｃを上げることが
必要である。

【０００８】ここでこのような従来のアルコール濃度セ
ンサにあっては、静電容量Ｃを上げるためには、式か
らも明らかなように、電極面積に相当する中心電極６の
検出長さＬを長くすることにより電極面積ｓを増大させ
るか、または中心電極６を太くするか外側電極２を細く
することにより電極間隔ｄを減少させることになる。し
かしながら、前者にあっては筒状ハウジング１が大きく
なり、もってアルコール濃度センサ自身が大きくなって
しまい、小型化のニーズに合わないばかりでなく、中心
電極６はインシュレータ７とブッシュ９により片持ち状
態で支持されているので、支持部における中心電極６の
強度も不足しがちとなる。また片持ち距離が延びること
により振動に対して弱くなる惧れがあり、振動対策等を
講じる必要が生じ、コスト増加につながる。

【０００９】一方後者にあっては、電極間隔ｄを減少さ
せると、燃料中に混入している塵埃等の不純物が外側電
極２と中心電極６との間に詰まり、燃料の流通が悪くな
る惧れがある。そこで、本発明は以上のような従来の問
題点に鑑み、小型化が図れ、静電容量も大きいアルコー
ル濃度センサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、燃
料が通過する電極間の静電容量の変化を検出することに
よりアルコール濃度に対応する電圧を出力するアルコー
ル濃度センサを、一端が閉塞され他端が開放された燃料
供給通路の一部を構成する筒状の外側電極と、該外側電
極の内側にその中心軸に沿って閉塞端側から延びる中空
な中心電極と、該外側電極の途中に形成された開口に対
して接続された燃料出入口と、を含んで構成すると共
に、前記外側電極に形成された開口近傍の中心電極に、
該中心電極の内部空間と外部空間とを連通する複数の連
通孔を設けた。

【００１１】

【００１２】

【作用】かかる構成において、一端が閉塞され他端が開
放された燃料供給通路の一部を構成する筒状の外側電極
と中空な中心電極との間を燃料が通過し、外側電極と中
心電極との間の静電容量の変化を検出してアルコール濃
度に対応する電圧を出力して、燃料は外側電極の途中に
形成された開口から流出する。

【００１３】ここで、中心電極は中空であるので、同一
材質，同一重量の中実の中心電極に比べて曲げ剛性が大
きいため先端部のたわみが小さく、その外径を大きくす
ることが可能となる。従って、中実な場合に比べて電極
間隔ｄが減少することとなり、静電容量Ｃが大きくな
る。また、同じ静電容量を確保する場合には、中心電極
を中空にすることにより中実にした場合に比較して電極
間隔ｄを小さくすることが可能であるので、電極面積に
相当する中心電極の検出長さを短くすることができ、も
ってアルコール濃度センサ自身の小型化が図れる。

【００１４】また、外側電極に形成された前記開口近傍
の中心電極に、該中心電極の内部空間と外部空間とを連
通する複数の連通孔を設けているので、中心電極の内部
空間に流入した燃料が前記複数の連通孔を通じて外側空
間に流出し、前記開口より燃料出入口に流出することと
なり、十分な燃料通路が確保されることとなる。

【００１５】

【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
述する。尚、以下の説明において、アルコール濃度セン
サの全体構成については従来例と同様であるのでその説
明を省略すると共に、図２と同一要素のものには同一符
号を付して説明を簡単にする。

【００１６】図１に示すアルコール濃度センサ21におい
て、機関の燃料供給通路の一部を構成する筒状ハウジン
グ１は、外側電極となる筒部２と、該筒部２の途中に形
成された開口２ａに対して該筒部２の中心軸と直交する
方向に接続された燃料出口としての筒部３と、から構成
される。筒部２の一端部には図示しない燃料配管が接続
される燃料入口部４が開口され、筒部３の反接続側端部
には同様に図示しない燃料配管が接続される燃料出口部
５が開口される。

【００１７】ここで、本発明に係る構成として、筒部２
の内側にはその中心軸に沿って延びる中空な中心電極24
が挿入されており、中心電極24の先端部24ａは前記燃料
入口部４から所定距離下流側に位置し、後端部24ｂは筒
部２後端部の内周面に嵌合されたインシュレータ７と導
電部材からなるパイプ８を介して筒部２後端部内周面に
嵌合されたブッシュ９及び０リング10に貫通支持され
る。

【００１８】さらに中心電極24には、前記開口２ａ近傍
位置に、該中心電極24の内部空間25と筒部２と中心電極
24との間の空間26とを連通する複数の連通孔28が設けら
れている。かかる構成によると、燃料入口部４から流入
した燃料は、空間26、即ち外側電極２と中空な中心電極
24との間を燃料が通過し、外側電極２と中心電極24との
間の静電容量Ｃの変化を検出してアルコール濃度に対応
する電圧を出力して、開口２ａから筒部３を介して流出
する。

【００１９】ここで、中心電極24を中空に形成したので
曲げ剛性が大きく先端部のたわみが小さくなるので、そ
の外形φＤを大きくすることが可能となる。従って、筒
部２の径が限られている場合においても電極間隔ｄが減
少することとなり、静電容量Ｃを大きくすることが可能
となると共に、電極面積に相当する中心電極24の検出長
さＬを短くすることができ、もってアルコール濃度セン
サ21自身の小型化が図れる。

【００２０】さらに、中心電極24が振動等にも堅固なも
のとなり、もって片持ち距離が延びるので、振動対策等
を講じる必要も無く、コスト低減につながる。また、一
部の燃料は燃料入口部４から中心電極24の内部空間25に
流入し、複数の連通孔28より空間26に流出し、前記開口
２ａから筒部３を介して流出することとなり、十分な燃
料通路が確保されるので、燃料中に混入している塵埃等
の不純物が詰まることが防止されると共に、アルコール
濃度センサによる燃料流通抵抗の増加が抑制され、燃料
供給効率の低下を防止することができる。

【００２１】従って、本実施例によれば、アルコール濃
度センサ21自身の小型化を図りながら電極間隔ｄの減少
等により静電容量Ｃを上げることが可能となり、もって
アルコール濃度センサ21によるアルコール濃度の計測が
正確なものとなり、該アルコール濃度に基づいて正確に
燃料供給量や点火時期を制御することが可能となる。
尚、以上のように、特定の実施例を参照して本発明を説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当
該技術分野における熟練者等により、本発明に添付され
た特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更及
び修正が可能であるとの点に留意すべきである。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアル
コール濃度センサによれば、中心電極を中空とし、また
中心電極の所定部位に内部空間と外部空間とを連通する
複数の連通孔を設けるようにしたから、センサ自身の小
型化を図りながら正確なアルコール量を計測できるよう
になり、アルコール濃度に基づいて制御する燃料供給量
や点火時期等を適正化することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアルコール濃度センサの一実施例の部
分断面正面図

【図２】従来のアルコール濃度検出装置の一例の一部断
面正面図

【符号の説明】

１ 筒状ハウジング ２ 筒部（外側電極） ２ａ 開口 ３ 筒部 ４ 燃料入口部 24 中心電極 25 内部空間 26 空間 28 連通孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料が通過する電極間の静電容量の変化を
   検出することによりアルコール濃度に対応する電圧を出
   力するアルコール濃度センサであって、 一端が閉塞され他端が開放された燃料供給通路の一部を
   構成する筒状の外側電極と、該外側電極の内側にその中
   心軸に沿って閉塞端側から延びる中空な中心電極と、該
   外側電極の途中に形成された開口に対して接続された燃
   料出入口と、を含んで構成され、前記外側電極に形成さ
   れた開口近傍の中心電極に、該中心電極の内部空間と外
   部空間とを連通する複数の連通孔を設けたことを特徴と
   するアルコール濃度センサ。