JP3060774B2 - 静電容量型アルコール濃度検出装置 - Google Patents
静電容量型アルコール濃度検出装置Info
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- JP3060774B2 JP3060774B2 JP5054030A JP5403093A JP3060774B2 JP 3060774 B2 JP3060774 B2 JP 3060774B2 JP 5054030 A JP5054030 A JP 5054030A JP 5403093 A JP5403093 A JP 5403093A JP 3060774 B2 JP3060774 B2 JP 3060774B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量型アルコール
濃度検出装置に関し、特に燃料温度による静電容量型セ
ンサの出力信号の補正精度を向上させる技術に関する。
濃度検出装置に関し、特に燃料温度による静電容量型セ
ンサの出力信号の補正精度を向上させる技術に関する。
【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。このよ
うなアルコール混合燃料を内燃機関用の燃料として用い
る場合、アルコール濃度に応じて理論空燃比が変化する
ために、供給されたアルコール混合燃料のアルコール濃
度を検出するものがある（例えば実開平４−６９７６１
号公報参照）。
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。このよ
うなアルコール混合燃料を内燃機関用の燃料として用い
る場合、アルコール濃度に応じて理論空燃比が変化する
ために、供給されたアルコール混合燃料のアルコール濃
度を検出するものがある（例えば実開平４−６９７６１
号公報参照）。
【０００３】従来のアルコール濃度検出装置を示す図３
において、コンデンサと等価であるセンサ部１はアルコ
ール混合燃料中に配設され、電極間の静電容量はアルコ
ール混合燃料中のアルコール濃度に基づいて変化する。
発振回路２はこのセンサ部１と接続し、センサ部１の電
極間の静電容量に対応した周波数の信号を出力する。波
形成形回路３はこの出力信号をパルス信号に変換する。
そしてＦ／Ｖ変換回路４は波形成形回路３の出力信号の
周波数に応じた電圧に変換し、増幅回路５に出力する。
尚、発振回路２、波形成形回路３、Ｆ／Ｖ変換回路４の
具体的回路例を夫々図４、５、６に示す。
において、コンデンサと等価であるセンサ部１はアルコ
ール混合燃料中に配設され、電極間の静電容量はアルコ
ール混合燃料中のアルコール濃度に基づいて変化する。
発振回路２はこのセンサ部１と接続し、センサ部１の電
極間の静電容量に対応した周波数の信号を出力する。波
形成形回路３はこの出力信号をパルス信号に変換する。
そしてＦ／Ｖ変換回路４は波形成形回路３の出力信号の
周波数に応じた電圧に変換し、増幅回路５に出力する。
尚、発振回路２、波形成形回路３、Ｆ／Ｖ変換回路４の
具体的回路例を夫々図４、５、６に示す。
【０００４】前記センサ部１の静電容量は燃料温度によ
って変化し、それに伴ってＦ／Ｖ変換回路４の出力信号
も変化するので、増幅回路５によってＦ／Ｖ変換回路４
の出力信号を補正するようにしている。例えばセンサ部
１では、＋25℃を基準温度として燃料温度が−25℃、＋
75℃になった時に、静電容量は、基準温度に対して夫々
＋25％、−25％変化するが、この誤差を少なくとも−6.
25％以内になるように増幅回路５で温度補正を行わなく
てはならない。
って変化し、それに伴ってＦ／Ｖ変換回路４の出力信号
も変化するので、増幅回路５によってＦ／Ｖ変換回路４
の出力信号を補正するようにしている。例えばセンサ部
１では、＋25℃を基準温度として燃料温度が−25℃、＋
75℃になった時に、静電容量は、基準温度に対して夫々
＋25％、−25％変化するが、この誤差を少なくとも−6.
25％以内になるように増幅回路５で温度補正を行わなく
てはならない。
【０００５】図７はこの燃料温度によって変化した静電
容量を補正する従来の増幅回路５の構成を示す。オペア
ンプ６のフィードバック抵抗には温度補償抵抗ＲK を用
い、温度補償抵抗ＲK を燃料の近傍に配設するこの増幅
回路５の出力信号Ｖout は、 Ｖout ＝−ＲK ／Ｒ1 ・Ｖin＝−ＲK ／Ｒ1 ×（γ・
Ｃ） となる。ここでＲK 、Ｒ1 は夫々温度補償抵抗ＲK 、抵
抗Ｒ1 の抵抗値、ＶinはＦ／Ｖ変換回路４の出力信号の
電圧値、γはセンサ部１の特性に基づいた定数、Ｃはセ
ンサ部１の静電容量である。
容量を補正する従来の増幅回路５の構成を示す。オペア
ンプ６のフィードバック抵抗には温度補償抵抗ＲK を用
い、温度補償抵抗ＲK を燃料の近傍に配設するこの増幅
回路５の出力信号Ｖout は、 Ｖout ＝−ＲK ／Ｒ1 ・Ｖin＝−ＲK ／Ｒ1 ×（γ・
Ｃ） となる。ここでＲK 、Ｒ1 は夫々温度補償抵抗ＲK 、抵
抗Ｒ1 の抵抗値、ＶinはＦ／Ｖ変換回路４の出力信号の
電圧値、γはセンサ部１の特性に基づいた定数、Ｃはセ
ンサ部１の静電容量である。
【０００６】またセンサ部１の温度係数α、基準温度と
の差をΔＴとして、センサ部１の静電容量Ｃの燃料温度
に対する誤差が、 Ｃ／Ｃ0 ＝１−αΔＴ である場合には、温度係数αの温度補償抵抗ＲK を用い
る。この抵抗値ＲK は燃料温度によって次式にしたがっ
て変化する。
の差をΔＴとして、センサ部１の静電容量Ｃの燃料温度
に対する誤差が、 Ｃ／Ｃ0 ＝１−αΔＴ である場合には、温度係数αの温度補償抵抗ＲK を用い
る。この抵抗値ＲK は燃料温度によって次式にしたがっ
て変化する。
【０００７】ＲK ＝（１＋αΔＴ）ＲK0 尚、ＲK0は基準となる＋25℃における抵抗値である。温
度補償抵抗ＲK の抵抗値がこのように変化するので、静
電容量の変化率ΔＣは、 ΔＣ＝（１─αΔＴ）・（１＋αΔＴ）＝１−α2 ΔＴ
2 となり、図８で示すようにセンサ部１からの信号ｙ1 は
温度補正されて信号ｙ2のようになり、所定の許容誤差
範囲−6.25％以内となる。
度補償抵抗ＲK の抵抗値がこのように変化するので、静
電容量の変化率ΔＣは、 ΔＣ＝（１─αΔＴ）・（１＋αΔＴ）＝１−α2 ΔＴ
2 となり、図８で示すようにセンサ部１からの信号ｙ1 は
温度補正されて信号ｙ2のようになり、所定の許容誤差
範囲−6.25％以内となる。
【０００８】このように従来の増幅回路５では、温度補
償抵抗ＲK をフィードバック抵抗に用い、その温度特性
を利用して増幅率を修正することにより出力信号の温度
補正を行っている。
償抵抗ＲK をフィードバック抵抗に用い、その温度特性
を利用して増幅率を修正することにより出力信号の温度
補正を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料温度に
よるセンサ部１の特性の変化割合は、例えば図９に示す
ようにアルコール濃度（ＭNo.)によっても異なってく
る。したがって図10に示すように温度補償抵抗ＲK に温
度係数αの大きいものを使用すると燃料温度が＋75℃で
は、特性が許容誤差−6.25％の範囲内となるものの、−
25℃ではこの範囲から外れてしまう。また図11に示すよ
うに温度係数αの小さいものを使用すると燃料温度が−
25℃では誤差がこの範囲に入るものの、例えばα＝0.00
5 、ΔＴ＝50℃になる場合のように、誤差が−6.25％以
下になるはずであるが、実際にはそのようにはならず、
燃料温度毎に一定の比率で補正すると補正しきれなくな
る場合がある。
よるセンサ部１の特性の変化割合は、例えば図９に示す
ようにアルコール濃度（ＭNo.)によっても異なってく
る。したがって図10に示すように温度補償抵抗ＲK に温
度係数αの大きいものを使用すると燃料温度が＋75℃で
は、特性が許容誤差−6.25％の範囲内となるものの、−
25℃ではこの範囲から外れてしまう。また図11に示すよ
うに温度係数αの小さいものを使用すると燃料温度が−
25℃では誤差がこの範囲に入るものの、例えばα＝0.00
5 、ΔＴ＝50℃になる場合のように、誤差が−6.25％以
下になるはずであるが、実際にはそのようにはならず、
燃料温度毎に一定の比率で補正すると補正しきれなくな
る場合がある。
【００１０】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、出力値が許容誤差範囲以内となるように
補正される静電容量型アルコール検出装置を提供するこ
とを目的とする。
されたもので、出力値が許容誤差範囲以内となるように
補正される静電容量型アルコール検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、燃料
中のアルコール濃度に基づいて静電容量が変化する静電
容量型センサの出力信号に基づいた信号を増幅する増幅
回路と、燃料温度に応じた抵抗値で前記増幅回路の出力
をフィードバックして増幅率を可変する温度補償抵抗
と、を備えた静電容量型アルコール濃度検出装置におい
て、所定抵抗値の調整抵抗を温度補償抵抗と接続・遮断
切り換え自由に配設し、温度補償抵抗の抵抗値に基づい
て前記調整抵抗と温度補償抵抗との接続・遮断を切り換
えることにより前記増幅回路の増幅率を切り換える切り
換え回路を備えるようにした。
中のアルコール濃度に基づいて静電容量が変化する静電
容量型センサの出力信号に基づいた信号を増幅する増幅
回路と、燃料温度に応じた抵抗値で前記増幅回路の出力
をフィードバックして増幅率を可変する温度補償抵抗
と、を備えた静電容量型アルコール濃度検出装置におい
て、所定抵抗値の調整抵抗を温度補償抵抗と接続・遮断
切り換え自由に配設し、温度補償抵抗の抵抗値に基づい
て前記調整抵抗と温度補償抵抗との接続・遮断を切り換
えることにより前記増幅回路の増幅率を切り換える切り
換え回路を備えるようにした。
【００１２】
【作用】上記の構成によれば、温度補償抵抗の抵抗値に
基づいて切り換え手段により調整抵抗が温度補償抵抗と
接続・遮断されて増幅回路の増幅率が切り換えられるの
で、燃料温度に基づいた補正精度が向上する。したがっ
てアルコール濃度によって静電容量型センサの特性の変
化割合が異なっても、出力値を所定の許容範囲内にする
ことが可能となる。
基づいて切り換え手段により調整抵抗が温度補償抵抗と
接続・遮断されて増幅回路の増幅率が切り換えられるの
で、燃料温度に基づいた補正精度が向上する。したがっ
てアルコール濃度によって静電容量型センサの特性の変
化割合が異なっても、出力値を所定の許容範囲内にする
ことが可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜２に基づい
て説明する。尚、図３〜11と同一要素のものについては
同一符号を付して説明は省略する。本実施例を示す図１
において、増幅回路５のオペアンプ11は、Ｆ／Ｖ変換回
路４の出力信号を非反転入力端子に入力し、抵抗Ｒ11を
介して反転入力端子に基準電圧ＶREF を入力する。
て説明する。尚、図３〜11と同一要素のものについては
同一符号を付して説明は省略する。本実施例を示す図１
において、増幅回路５のオペアンプ11は、Ｆ／Ｖ変換回
路４の出力信号を非反転入力端子に入力し、抵抗Ｒ11を
介して反転入力端子に基準電圧ＶREF を入力する。
【００１４】オペアンプ11のフィードバック抵抗とし
て、温度補償抵抗ＲK をオペアンプ11の入出力間に接続
し、この温度補償抵抗ＲK を燃料の近傍に配設する。こ
の温度補償抵抗ＲK は前述のように温度によって抵抗値
が変化する抵抗であり、燃料温度は温度補償抵抗ＲK に
よって検出され、その抵抗値ＲK は次式にしたがって変
化する。
て、温度補償抵抗ＲK をオペアンプ11の入出力間に接続
し、この温度補償抵抗ＲK を燃料の近傍に配設する。こ
の温度補償抵抗ＲK は前述のように温度によって抵抗値
が変化する抵抗であり、燃料温度は温度補償抵抗ＲK に
よって検出され、その抵抗値ＲK は次式にしたがって変
化する。
【００１５】ＲK ＝（１＋αΔＴ）ＲK0 またこの温度補償抵抗ＲK を一辺とするブリッジ回路
を、温度補償抵抗ＲK 、及び抵抗Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、に
よって構成する。そしてコンパレータ12の２つの入力端
子を夫々ブリッジ回路の中点ｐ、ｑに接続し、コンパレ
ータ12の出力端子をＮＰＮトランジスタＱのベースに接
続する。
を、温度補償抵抗ＲK 、及び抵抗Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、に
よって構成する。そしてコンパレータ12の２つの入力端
子を夫々ブリッジ回路の中点ｐ、ｑに接続し、コンパレ
ータ12の出力端子をＮＰＮトランジスタＱのベースに接
続する。
【００１６】またブリッジ回路の抵抗Ｒ11〜Ｒ13、温度
補償抵抗ＲK の各抵抗値を、基準温度＋25℃を越えた時
に、ブリッジ回路の中点ｐ、ｑ間の電圧（Ｖp −Ｖq ）
によってコンパレータ12の出力信号がローレベル信号か
らハイレベル信号に変わるように設定する。トランジス
タＱのコレクタは調整抵抗Ｒ14を介してオペアンプ11の
反転入力端子に接続し、エミッタはオペアンプ11の出力
端子に接続している。
補償抵抗ＲK の各抵抗値を、基準温度＋25℃を越えた時
に、ブリッジ回路の中点ｐ、ｑ間の電圧（Ｖp −Ｖq ）
によってコンパレータ12の出力信号がローレベル信号か
らハイレベル信号に変わるように設定する。トランジス
タＱのコレクタは調整抵抗Ｒ14を介してオペアンプ11の
反転入力端子に接続し、エミッタはオペアンプ11の出力
端子に接続している。
【００１７】尚、コンパレータ12、トランジスタＱによ
って切り換え回路が構成されている。またトランジスタ
Ｓ、抵抗Ｒ15はハンチング防止手段である。次に動作を
説明する。燃料温度が基準温度＋25℃よりも低い時、
（Ｖp −Ｖq ）≦０となるので、コンパレータ12の出力
信号はローレベルとなり、トランジスタＱをオフしてい
る。
って切り換え回路が構成されている。またトランジスタ
Ｓ、抵抗Ｒ15はハンチング防止手段である。次に動作を
説明する。燃料温度が基準温度＋25℃よりも低い時、
（Ｖp −Ｖq ）≦０となるので、コンパレータ12の出力
信号はローレベルとなり、トランジスタＱをオフしてい
る。
【００１８】この時の増幅回路５の出力値Ｖout は、 Ｖout ＝ＶREF ＋ＲK ／Ｒ11・（ＶREF −Ｖin） となり、増幅率β1 は、 β1 ＝−ＲK ／Ｒ11 となる。したがって図２に示すように、例えば燃料温度
が−25℃の時の出力値はＢのようになり、許容誤差範囲
−6.25％内となる。
が−25℃の時の出力値はＢのようになり、許容誤差範囲
−6.25％内となる。
【００１９】燃料温度が基準温度＋25℃よりも高くなっ
た時、（Ｖp −Ｖq ）＞０となるので、コンパレータ12
の出力信号はローレベルからハイレベルに切り換わり、
トランジスタＱはオンする。トランジスタＱがオンする
と、温度補償抵抗ＲK と調整抵抗Ｒ14とが並列接続とな
るので、増幅回路５の出力値Ｖout は、 Ｖout ＝ＶREF ＋ＲK ・Ｒ14／｛Ｒ11・（ＲK ＋
Ｒ14）｝・（ＶREF −Ｖin） となり、増幅率β2 は、 β2 ＝−ＲK ・Ｒ14／｛Ｒ11・（ＲK ＋Ｒ14）｝ となる。したがって増幅率が下がり、図２に示すよう
に、例えば燃料温度が＋75℃になっても出力値はＣとな
り、許容誤差範囲−6.25％以内となる。このようにして
従来、温度補償抵抗ＲK の温度係数αが小さくて高温側
で過補正となっていた補正量は適正な値となる。
た時、（Ｖp −Ｖq ）＞０となるので、コンパレータ12
の出力信号はローレベルからハイレベルに切り換わり、
トランジスタＱはオンする。トランジスタＱがオンする
と、温度補償抵抗ＲK と調整抵抗Ｒ14とが並列接続とな
るので、増幅回路５の出力値Ｖout は、 Ｖout ＝ＶREF ＋ＲK ・Ｒ14／｛Ｒ11・（ＲK ＋
Ｒ14）｝・（ＶREF −Ｖin） となり、増幅率β2 は、 β2 ＝−ＲK ・Ｒ14／｛Ｒ11・（ＲK ＋Ｒ14）｝ となる。したがって増幅率が下がり、図２に示すよう
に、例えば燃料温度が＋75℃になっても出力値はＣとな
り、許容誤差範囲−6.25％以内となる。このようにして
従来、温度補償抵抗ＲK の温度係数αが小さくて高温側
で過補正となっていた補正量は適正な値となる。
【００２０】かかる構成によれば、燃料温度を温度補償
抵抗ＲK で検出し、燃料温度が基準温度＋25℃を越えた
時には温度補償抵抗ＲK と並列に調整抵抗Ｒ14を接続し
てオペアンプ11の増幅率を下げることにより、従来、温
度係数αが小さくて高温側で過補正となっていた補正量
を適正な値に低減することが出来る。したがって燃料温
度による補正の精度が向上するので、アルコール濃度に
よってセンサ部１の特性の変化割合が異なっても、出力
値を所定の許容誤差範囲−6.25％内にすることができ
る。
抵抗ＲK で検出し、燃料温度が基準温度＋25℃を越えた
時には温度補償抵抗ＲK と並列に調整抵抗Ｒ14を接続し
てオペアンプ11の増幅率を下げることにより、従来、温
度係数αが小さくて高温側で過補正となっていた補正量
を適正な値に低減することが出来る。したがって燃料温
度による補正の精度が向上するので、アルコール濃度に
よってセンサ部１の特性の変化割合が異なっても、出力
値を所定の許容誤差範囲−6.25％内にすることができ
る。
【００２１】尚、実施例では、基準温度を越えた時に調
整抵抗を温度補償抵抗と並列に接続するようにしたが、
その逆に基準温度以下で温度補償抵抗と直列に調整抵抗
を接続してオペアンプの増幅率を上げるように構成して
もよい。また切り換えを基準温度で行っていたが、切り
換える温度を複数にすれば、さらに精度が向上する。
整抵抗を温度補償抵抗と並列に接続するようにしたが、
その逆に基準温度以下で温度補償抵抗と直列に調整抵抗
を接続してオペアンプの増幅率を上げるように構成して
もよい。また切り換えを基準温度で行っていたが、切り
換える温度を複数にすれば、さらに精度が向上する。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、温
度補償抵抗によって検出される燃料温度に基づいて温度
補償抵抗に調整抵抗を接続・遮断することにより増幅回
路の増幅率を切り換えるようにしたので、燃料温度によ
る補正の精度が向上し、アルコール濃度によって静電容
量型センサの特性の変化割合が異なっても、出力値を所
定の許容誤差範囲内にすることができる。
度補償抵抗によって検出される燃料温度に基づいて温度
補償抵抗に調整抵抗を接続・遮断することにより増幅回
路の増幅率を切り換えるようにしたので、燃料温度によ
る補正の精度が向上し、アルコール濃度によって静電容
量型センサの特性の変化割合が異なっても、出力値を所
定の許容誤差範囲内にすることができる。
【図１】 本発明の一実施例を示す回路図。
【図２】 図１の回路の特性図。
【図３】 図１の増幅回路が使用されるアルコール濃度
検出装置のブロック回路図。
検出装置のブロック回路図。
【図４】 図３の１ブロックの回路例を示す回路図。
【図５】 図３の１ブロックの回路例を示す回路図。
【図６】 図３の１ブロックの回路例を示す回路図。
【図７】 図３の従来の増幅回路を示す回路図。
【図８】 図３のＦ／Ｖ変換回路の出力特性図。
【図９】 図７の回路の特性図。
【図10】 図７の回路の特性図。
【図11】 図７の回路の特性図。
１ センサ部 ２ 発振回路 ３ 波形成形回路 ４ Ｆ／Ｖ変換回路 ５ 増幅回路 11 オペアンプ 12 コンパレータ Ｑ トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24 G01R 27/00 - 27/32
Claims (1)
- 【請求項１】燃料中のアルコール濃度に基づいて静電容
量が変化する静電容量型センサの出力信号に基づいた信
号を増幅する増幅回路と、燃料温度に応じた抵抗値で前
記増幅回路の出力をフィードバックして増幅率を可変す
る温度補償抵抗と、を備えた静電容量型アルコール濃度
検出装置において、 所定抵抗値の調整抵抗を温度補償抵抗と接続・遮断切り
換え自由に配設し、温度補償抵抗の抵抗値に基づいて前
記調整抵抗と温度補償抵抗との接続・遮断を切り換える
ことにより前記増幅回路の増幅率を切り換える切り換え
回路を備えたことを特徴とする静電容量型アルコール濃
度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5054030A JP3060774B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 静電容量型アルコール濃度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5054030A JP3060774B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 静電容量型アルコール濃度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265508A JPH06265508A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3060774B2 true JP3060774B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=12959194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5054030A Expired - Fee Related JP3060774B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 静電容量型アルコール濃度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3060774B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101858770B (zh) * | 2009-04-09 | 2013-04-24 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 液面检测装置及加样系统 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5054030A patent/JP3060774B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH06265508A (ja) | 1994-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |