JP4711153B2

JP4711153B2 - 燃料性状検出装置

Info

Publication number: JP4711153B2
Application number: JP2009059385A
Authority: JP
Inventors: 博中村; 暁和内田; 大輔鹿内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2029-03-12
Also published as: US8082773B2; US20100229638A1; JP2010210563A

Description

本発明は、例えば自動車等の燃料の性状を検出する燃料性状検出装置に関する。

自動車の燃料として、低公害なアルコール混合ガソリンが注目されている。このような混合ガソリンは、ガソリンのみの燃料とは、最適な空燃比が異なっている。そのため、混合ガソリンが最適な空燃比となるように制御するため、混合ガソリン中のアルコールの含有量、すなわちアルコール濃度を測定することが重要となってくる。

アルコール濃度を精度よく測定するためには、変化比率の比較的高い物理定数を用いることが望ましい。そのため、従来、比誘電率の変化を検出する方法が開示されている。例えば、比誘電率は静電容量の変化から求められるため、一対の電極を対向配置して静電容量を測定する燃料センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開平１−１６３８６２号公報

しかしながら、従来技術では、対向配置される一対の電極が片持ち構造となっているため、燃料の脈動等によって異音が生じる虞がある。このような異音の発生は、運転者に違和感を抱かせることになりかねない。
また、燃料の脈動によって両方の電極の相対的な位置関係に変化が生じると、静電容量の検出精度が低下してしまうことが懸念される。

なお、ここではアルコール混合ガソリンの静電容量の検出を例に挙げて説明したが、これに限られず、一対の電極を用いて燃料の性状を検出する場合には同様に生じ得る問題である。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料の脈動等によって生じる異音の発生及び電極の位置変化を抑制可能な燃料性状検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の燃料性状検出装置は、燃料配管の途中に設けられ、燃料の性状を検出する。
具体的には、上部が開口している容器状の燃料ハウジング、及び燃料ハウジングの上部開口に取り付けられる蓋部によって形成される燃料室を、燃料が通過する。燃料室への燃料供給は、燃料ハウジングの上流側開口に接続される上流側配管を経由してなされる。また、燃料室からの燃料送出は、燃料ハウジングの下流側開口に接続される下流側配管を経由してなされる。このとき、蓋部に保持されて燃料室に配置される少なくとも一対の電極によって、燃料の性状が検出される。したがって、燃料の「性状」には少なくとも、一対の電極によって検出可能な静電容量やインピーダンスが含まれる。

ここで特に本発明では、燃料ハウジングが、燃料室内の燃料圧力によって弾性変形する。したがって、燃料室内の燃料圧力が上昇すると、燃料ハウジングの膨張によって燃料室の圧力が下がる。また、燃料室内の燃料圧力が下降すると、燃料ハウジングの収縮によって燃料室の圧力が上がる。つまり、燃料ハウジング自体が一種のダンパとして機能するのである。これにより、燃料の脈動等によって生じる異音の発生を抑制することができる。また、燃料の脈動等によって生じる電極の位置変化を抑制することができる。

例えば請求項２に示すように、燃料ハウジングを、燃料室内の燃料圧力によって弾性変形可能な薄板状部材で構成することが例示される。ハウジング全体が薄板状部材で構成されて弾性変形する構成では、燃料の脈動等によって生じる異音の発生をハウジング全体で抑制することができる。また、燃料の脈動等によって生じる電極の位置変化を抑制することができる。

また、請求項３に示すように、燃料室部分の流路面積が上流側配管及び下流側配管のいずれの配管の流路面積よりも大きくなるよう燃料ハウジングを構成することとしてもよい。このようにすれば、燃料室内における燃料の圧力損失を抑えることができる。

ところで、上述した一対の電極は、請求項４に示すように、第１電極、及び、第１電極の周囲に配置され第１電極と対向する第２電極が、硝子封止されてなることとしてもよい。この場合、例えば第１電極及び第２電極を一体のユニットとして組み付けるようにすれば、組み付けが容易になるという点で有利である。

第１電極が有底円筒状となっていることを前提に、請求項５に示すように、第１電極の内部に、当該第１電極を介して燃料の温度を検出する温度検出手段を備える構成としてもよい。このようにすれば、比較的簡単な構成で、燃料性状の一つとして、燃料の温度を検出することが可能となる。

実施形態の燃料性状センサの全体構成を示す概略断面図である。実施形態の燃料性状センサの特徴部分を拡大した概略断面図である。実施形態の燃料性状センサの分解斜視図である。実施形態の燃料性状センサの分解斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本形態の燃料性状センサは、車両の燃料タンクとインジェクタとを接続する燃料配管の途中に設けられ、燃料中のエタノール濃度を測定するためのものである。

図１に示すように、燃料性状センサ１は、左右に延びる上流側配管１１及び下流側配管１２と、両配管１１、１２の間に配置される配管構成部２０と、配管構成部２０の上方に配置される回路構成部３０と、配管構成部２０の内部に配置される電極構成部４０とを備えている。

上流側配管１１は、燃料タンク側の配管に接続される。一方、下流側配管１２は、インジェクタ側の配管と接続される。

図２に示すように、配管構成部２０は、燃料ハウジング２１を中心に構成されている。燃料ハウジング２１は、金属製の容器部材であり（図３参照）、上部が開口している。この上部開口に蓋部２２が取り付けられ、蓋部２２の中央部の開口に、電極構成部４０が上方から係止されている。これにより、燃料ハウジング２１の内部に、燃料室２３が形成される。

また、燃料ハウジング２１は、図２に示すように、下部をブラケット２４で覆われており、その側壁に、円形状の開口部２１１、２１２を有している。一方の開口部２１１は、上流側配管１１に合わせて設けられている。これにより、上流側配管１１から燃料室２３に燃料が供給される。また、他方の開口部２１２は、下流側配管１２に合わせて設けられている。これにより、燃料室２３から下流側配管１２へ燃料が送出される。

そして特に本形態では、燃料室２３部分の流路面積が、上流側配管１１及び下流側配管１２のいずれの配管の流路面積よりも大きくなっている。また特に本形態では、燃料ハウジング２１が、燃料室２３内の燃料圧力によって弾性変形可能な薄板状の金属部材で形成されている。

回路構成部３０は、主として、収容ハウジング３１、及び、カバー３２からなる。
収容ハウジング３１及びカバー３２は、樹脂材料で形成されている。収容ハウジング３１は、凹部３１１を有している。この凹部３１１の開口を覆うように、カバー３２が取り付けられる。これにより、収容室３３が形成されている。この収容室３３には、電気回路のプリントされた基板３４が収容される。基板３４は、ネジ３５により収容ハウジング３１に対し螺着されている。

電極構成部４０は、有底円筒状の第１電極４１と、円筒状の第２電極４２とを有している。これら第１電極４１及び第２電極４２は、第２電極４２の径内側に第１電極４１が配置されるように、硝子部４３によってハーメチック固定（硝子封止）されている。これにより、第１電極４１と第２電極４２とは一つのユニットとして構成され、両電極４１、４２が対向するように配置される。

第１電極４１は、その側部に、端子４１１を有している。この端子４１１は、基板３４に半田付けされている。また、第２電極４２は、上面に（図３参照）、端子４２１を有している。端子４２１も、端子４１１と同様、基板３４に半田付けされている。これにより、両電極４１、４２間の電圧値が検出可能となっている。また、第２電極４２の側壁には、Ｕ字状の切り欠き４２２が設けられている。これにより、燃料室を流れる燃料が両電極４１、４２間を満たすことになる。

また、第１電極４１は、その内部に、サーミスタ４４を有している。サーミスタ４４は、第１電極４１に対し固定される樹脂製の支持部４５に支持されている。また、サーミスタ４４の２つの端子４６、４７は、支持部４５の内部を通り、基板３４に半田付けされている。これにより、第１電極４１を介して燃料の温度が検出可能となっている。

配管構成部２０と回路構成部３０とは、図４に示すように、弾性部材５１を介在させて組み付けられる。弾性部材５１は、エラストマ材料で形成されており、中央部に円形穴が設けられている。これにより、弾性部材５１は、組み付け時において、第２電極４２の周縁部と、収容ハウジング３１の底部とで挟み込まれる。具体的には、図４に示すように、電極構成部４０が蓋部２２に係止された状態で、ネジ６１によりブラケット２４が収容ハウジング３１に対し螺着されることにより、燃料ハウジング２１が収容ハウジング３１に組み付けられる。なお、図４では、基板３４等の構成は省略した。

かかる構成により、本形態の燃料性状センサ１では、燃料室２３を通過する燃料の比誘電率に対応する静電容量を検出し、サーミスタ４４にて検出される燃料の温度で補正して、燃料中のエタノール濃度を測定する。

以上詳述した本形態では、燃料ハウジング２１が、燃料室２３内の燃料圧力によって弾性変形可能な薄板状の金属部材で形成されている。したがって、燃料室２３内の燃料圧力が上昇すると、燃料ハウジング２１の膨張によって燃料室２３の圧力が下がる。また、燃料室２３内の燃料圧力が下降すると、燃料ハウジング２１の収縮によって燃料室２３の圧力が上がる。つまり、燃料ハウジング２１自体が一種のダンパとして機能するのである。これにより、燃料の脈動等によって生じる異音の発生を抑制することができる。また、燃料の脈動等によって生じる電極４１、４２の相対的な位置変化を抑制することができる。

また、本形態では、燃料室２３部分の流路面積が、上流側配管１１及び下流側配管１２のいずれの配管の流路面積よりも大きくなっている。これにより、燃料室２３内における燃料の圧力損失を抑えることができる。

さらにまた、本形態では、第２電極４２の径内側に第１電極４１が配置されるように、第１電極４１及び第２電極４２が、硝子部４３によってハーメチック固定（硝子封止）されている。これにより、第１電極４１と第２電極４２とは一つのユニットとして構成され、その結果、組み付けが容易になるという点で有利である。

また、本形態では、第１電極４１が、その内部に、サーミスタ４４を有している。これにより、燃料の温度を検出することが可能となっており、エタノール濃度の測定精度の向上に寄与する。

なお、本形態における燃料性状センサ１が「燃料性状検出装置」を構成し、燃料室２３が「燃料室」を構成し、燃料ハウジング２１が「燃料ハウジング」を構成し、上流側配管１１が「上流側配管」を構成し、下流側配管１２が「下流側配管」を構成し、第１電極４１及び第２電極４２が「一対の電極」を構成し、第１電極４１が「第１電極」を構成し、第２電極４２が「第２電極」を構成し、サーミスタ４４が「温度検出手段」を構成する。

以上、本発明は、上記実施形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
例えば、上記形態では燃料ハウジング２１を金属材料で構成していたが、ダンパ機能を燃料中で果たすことが可能であれば、特に材料は限定されない。

１：燃料性状センサ（燃料性状検出装置）、１１：上流側配管（上流側配管）、１２：下流側配管（下流側配管）、２０：配管構成部、２１：燃料ハウジング（燃料ハウジング）、２２：蓋部、２３：燃料室（燃料室）、２４：ブラケット、３０：回路構成部、３１：収容ハウジング、３２：カバー、３３：収容室、３４：基板、３５：ネジ、４０：電極構成部、４１：第１電極（第１電極）、４２：第２電極（第２電極）、４３：硝子部、４４：サーミスタ（温度検出手段）、４５：支持部、４６、４７：端子、５１：弾性部材、６１：ネジ、２１１：開口部、２１２：開口部、３１１：凹部、４１１、４２１：端子

Claims

燃料配管の途中に設けられ、燃料の性状を検出する燃料性状検出装置であって、
上部が開口している容器状の燃料ハウジングと、
前記燃料ハウジングの上部開口に取り付けられ、前記燃料ハウジングと共に燃料が通過する燃料室を形成する蓋部と、
前記燃料ハウジングの上流側開口に接続され、前記燃料室へ燃料を供給する上流側配管と、
前記燃料ハウジングの下流側開口に接続され、前記燃料室から燃料を送出する下流側配管と、
前記蓋部に保持されて前記燃料室に配置される少なくとも一対の電極と、
を備え、
前記燃料ハウジングは、前記燃料室内の燃料圧力によって弾性変形可能であることを特徴とする燃料性状検出装置。
請求項１に記載の燃料性状検出装置において、
前記燃料ハウジングは、薄板状部材で構成されていることを特徴とする燃料性状検出装置。
請求項１又は２に記載の燃料性状検出装置において、
前記燃料ハウジングは、前記燃料室部分の流路面積が前記上流側配管及び前記下流側配管のいずれの配管の流路面積よりも大きくなるよう構成されていることを特徴とする燃料性状検出装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料性状検出装置において、
前記一対の電極は、第１電極、及び、前記第１電極の周囲に配置され当該第１電極と対向する第２電極が、硝子封止されてなることを特徴とする燃料性状検出装置。
請求項４に記載の燃料性状検出装置において、
前記第１電極は、有底円筒状に形成されており、その内部に、当該第１電極を介して燃料の温度を検出する温度検出手段を備えていることを特徴とする燃料性状検出装置。