JP5583044B2 - Fuel detector - Google Patents
Fuel detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP5583044B2 JP5583044B2 JP2011025573A JP2011025573A JP5583044B2 JP 5583044 B2 JP5583044 B2 JP 5583044B2 JP 2011025573 A JP2011025573 A JP 2011025573A JP 2011025573 A JP2011025573 A JP 2011025573A JP 5583044 B2 JP5583044 B2 JP 5583044B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- unit
- output
- property
- liquid level
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Description
本発明は、車両などに燃料タンクに設置され、燃料残量検出および燃料性状検出を行う燃料検出装置に関する。 The present invention relates to a fuel detection device that is installed in a fuel tank in a vehicle or the like, and performs fuel remaining amount detection and fuel property detection.
現在、車両などの燃料タンクに搭載されている燃料残量計は、浮力を利用したフロートセンサが主流である。即ち、燃料の液面レベルをフロートの高さ変化で検出することによって、燃料タンクの燃料残量をドライバーに提示している。こうしたフロートセンサの原理は単純であるが、フロートの形状が大きく、車種毎、あるいは燃料タンク毎に、形状寸法や出力特性を設計し直す必要があり、コスト低減のネックとなっている。 At present, a fuel fuel gauge mounted on a fuel tank such as a vehicle is mainly a float sensor using buoyancy. That is, the remaining fuel level in the fuel tank is presented to the driver by detecting the level of the fuel from the change in the height of the float. The principle of such a float sensor is simple, but the shape of the float is large, and it is necessary to redesign the shape dimensions and output characteristics for each vehicle type or each fuel tank, which is a bottleneck in cost reduction.
一方、静電容量方式により燃料の液面レベルを検出する液位センサが提案されている。例えば、特許文献１では、基板上に形成された異なる対向する３本の電極を用いて、充填される燃料の液面の静電容量を検知することで、液面レベルを検出している。また特許文献２および特許文献３では、常時燃料中にある検出電極と、燃料の液位の検出電極対からなる、櫛形の３種類の検出電極を設け、燃料の誘電率や温度変化によらない液位センサを考案している。 On the other hand, a liquid level sensor that detects the liquid level of the fuel by a capacitance method has been proposed. For example, in Patent Document 1, the liquid level is detected by detecting the capacitance of the liquid level of the fuel to be filled using three different electrodes formed on the substrate. Further, in Patent Document 2 and Patent Document 3, three types of comb-shaped detection electrodes, each of which includes a detection electrode that is always in the fuel and a detection electrode pair at the fuel level, are provided and do not depend on the dielectric constant or temperature change of the fuel. A liquid level sensor has been devised.
従来の液位センサでは、誘電率補正や温度補正による液位のみの検出を行っている。しかしながら、最近では、エコ社会を実現するために燃料が多様化し、ガソリンの他にバイオ燃料などが出現し、燃料性状も同時に検出できる燃料ゲージが要求されている。 In the conventional liquid level sensor, only the liquid level is detected by dielectric constant correction or temperature correction. However, recently, in order to realize an ecological society, fuels are diversified, biofuels and the like appear in addition to gasoline, and fuel gauges that can simultaneously detect fuel properties are required.
本発明の目的は、燃料の液位だけではなく、燃料性状、即ち燃料の材質を判別できる燃料検出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a fuel detection device capable of discriminating not only the fuel level but also the fuel properties, that is, the fuel material.
上記目的を達成するために、本発明に係る燃料検出装置は、
燃料タンク内に設置され、燃料の性状に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の性状を検出するための燃料性状検出部と、
燃料タンク内に設置され、燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の液位を検出するための燃料液位検出部と、
燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を処理するための信号処理部と、を備え、
燃料性状検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、
燃料液位検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、
燃料性状検出部における内部導体の外径をｄ１１、外部導体の内径をｄ１２とし、燃料液位検出部における内部導体の外径をｄ２１、外部導体の内径をｄ２２として、
ｄ１２／ｄ１１ ＜ ｄ２１／ｄ２２
を満たすことを特徴とする。
また本発明に係る燃料検出装置は、
燃料タンク内に設置され、燃料の性状に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の性状を検出するための燃料性状検出部と、
燃料タンク内に設置され、燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の液位を検出するための燃料液位検出部と、
燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を処理するための信号処理部と、を備え、
燃料性状検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、
燃料液位検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、
内部導体および外部導体が仕切り部によって連結され、外部導体の仕切り部の下方には通気孔が設けられることを特徴とする。
また本発明に係る燃料検出装置は、
燃料タンク内に設置され、燃料の性状に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の性状を検出するための燃料性状検出部と、
燃料タンク内に設置され、燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の液位を検出するための燃料液位検出部と、
燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を処理するための信号処理部と、を備え、
信号処理部は、燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を選択的に切り替えるための信号切替部と、
選択された静電容量信号を電圧信号に変換するための静電容量／電圧変換部と、
変換された電圧信号をデジタル信号に変換するためのアナログデジタル電圧変換部と、
デジタル信号を演算するための演算部と、
演算部の演算結果を外部機器へ伝送するためのインタフェース部とを備え、
インタフェース部は、演算部の演算結果をシリアル通信で伝送するシリアル通信部と、演算部の演算結果をＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ生成部と、ＰＷＭ信号を平滑化するフィルタ部と、フィルタ出力を電圧出力として供給する電圧出力部と、フィルタ出力を電流出力として供給する電流出力部と、シリアル通信部の出力、電圧出力部の出力および電流出力部の出力を選択的に切り替えるための出力切替部とを有することを特徴とする。
また本発明に係る燃料検出装置は、
燃料タンク内に設置され、燃料の性状に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の性状を検出するための燃料性状検出部と、
燃料タンク内に設置され、燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の液位を検出するための燃料液位検出部と、
燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を処理するための信号処理部と、を備え、
燃料性状検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、
燃料液位検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、
燃料性状検出部および燃料液位検出部は、同軸方向に積層されており、
燃料性状検出部において、燃料と同等の誘電率を有する誘電体部材が内部導体と外部導体との間に装着されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a fuel detection device according to the present invention comprises:
A fuel property detection unit for detecting the property of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the property of the fuel;
A fuel liquid level detector for detecting the liquid level of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the liquid level of the fuel;
A signal processing unit for processing the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit ,
The fuel property detection unit includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting with the liquid level of the fuel, and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with respect to the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode, The outer conductor functions as a ground electrode,
The fuel level detector includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting the fuel level and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode. The outer conductor functions as a ground electrode,
The outer diameter of the inner conductor in the fuel property detector is d11, the inner diameter of the outer conductor is d12, the outer diameter of the inner conductor in the fuel level detector is d21, and the inner diameter of the outer conductor is d22.
d12 / d11 <d21 / d22
It is characterized by satisfying .
Further, the fuel detection device according to the present invention includes:
A fuel property detection unit for detecting the property of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the property of the fuel;
A fuel liquid level detector for detecting the liquid level of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the liquid level of the fuel;
A signal processing unit for processing the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit,
The fuel property detection unit includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting with the liquid level of the fuel, and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with respect to the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode, The outer conductor functions as a ground electrode,
The fuel level detector includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting the fuel level and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode. The outer conductor functions as a ground electrode,
The inner conductor and the outer conductor are connected by a partition portion, and a vent hole is provided below the partition portion of the outer conductor.
Further, the fuel detection device according to the present invention includes:
A fuel property detection unit for detecting the property of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the property of the fuel;
A fuel liquid level detector for detecting the liquid level of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the liquid level of the fuel;
A signal processing unit for processing the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit,
The signal processing unit is a signal switching unit for selectively switching the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit,
A capacitance / voltage conversion unit for converting the selected capacitance signal into a voltage signal;
An analog-to-digital voltage converter for converting the converted voltage signal into a digital signal;
A computing unit for computing a digital signal;
An interface unit for transmitting the calculation result of the calculation unit to an external device,
The interface unit includes a serial communication unit that transmits a calculation result of the calculation unit through serial communication, a PWM generation unit that converts the calculation result of the calculation unit into a PWM signal, a filter unit that smoothes the PWM signal, and a filter output as a voltage. A voltage output unit for supplying as an output; a current output unit for supplying a filter output as a current output; an output switching unit for selectively switching the output of the serial communication unit, the output of the voltage output unit and the output of the current output unit; It is characterized by having.
Further, the fuel detection device according to the present invention includes:
A fuel property detection unit for detecting the property of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the property of the fuel;
A fuel liquid level detector for detecting the liquid level of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the liquid level of the fuel;
A signal processing unit for processing the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit,
The fuel property detection unit includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting with the liquid level of the fuel, and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with respect to the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode, The outer conductor functions as a ground electrode,
The fuel level detector includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting the fuel level and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode. The outer conductor functions as a ground electrode,
The fuel property detector and the fuel level detector are stacked in the same direction,
In the fuel property detector, a dielectric member having a dielectric constant equivalent to that of the fuel is mounted between the inner conductor and the outer conductor.
本発明によれば、静電容量方式による燃料性状検出部および燃料液位検出部の両方を備えることによって、燃料の液位だけではなく燃料性状も検出可能になる。燃料性状が特定されると、燃料性状に応じた比誘電率を用いて燃料液位を補正することが可能になるため、より高精度の液位検出を実現できる。 According to the present invention, it is possible to detect not only the fuel level but also the fuel property by providing both the fuel property detecting unit and the fuel liquid level detecting unit by the electrostatic capacity method. When the fuel property is specified, it becomes possible to correct the fuel liquid level using the relative dielectric constant corresponding to the fuel property, so that it is possible to realize more accurate liquid level detection.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による燃料検出装置の電気的構成を示すブロック図である。燃料性状検出器１は、性状ゲージとも称され、燃料タンクに注入された燃料に特有の比誘電率によって決定される静電容量を計測する。燃料液位検出器２は、液位ゲージとも称され、燃料タンクに注入された燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測する。参照コンデンサ３は、固定の静電容量を有するコンデンサであって、基準となる燃料の比誘電率によって決定される静電容量値と同等の静電容量値を有する。基準電圧部４は、静電容量を検出するために必要な電荷を燃料性状検出器１、燃料液位検出器２および参照コンデンサ３に供給するための基準電圧源である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a fuel detection device according to Embodiment 1 of the present invention. The fuel property detector 1 is also referred to as a property gauge, and measures a capacitance determined by a specific dielectric constant of the fuel injected into the fuel tank. The fuel level detector 2 is also referred to as a liquid level gauge, and measures a capacitance that changes according to the level of the fuel injected into the fuel tank. The reference capacitor 3 is a capacitor having a fixed capacitance, and has a capacitance value equivalent to a capacitance value determined by a relative dielectric constant of a reference fuel. The reference voltage unit 4 is a reference voltage source for supplying the electric charge necessary for detecting the capacitance to the fuel property detector 1, the fuel level detector 2 and the reference capacitor 3.
次に、信号処理部について説明する。切り替え部５は、燃料性状検出器１の出力、燃料液位検出器２の出力および参照コンデンサ３の出力を選択的に切り替えて、１つの時系列信号に変換するための切り替えスイッチである。ＣＶ(Charge to Voltage)変換部６は、燃料性状検出器１、燃料液位検出器２および参照コンデンサ３から出力される静電容量値を電圧信号に変換する回路である。なお、切り替え部５とＣＶ変換部６は、接続位置を前後入れ替えても良く、燃料性状検出器１、燃料液位検出器２および参照コンデンサ３の出力側にそれぞれＣＶ変換部６を設けて、各ＣＶ変換部６の出力側に切り替え部５を設けてもよい。 Next, the signal processing unit will be described. The switching unit 5 is a changeover switch for selectively switching the output of the fuel property detector 1, the output of the fuel liquid level detector 2, and the output of the reference capacitor 3 to convert it into one time series signal. The CV (Charge to Voltage) conversion unit 6 is a circuit that converts capacitance values output from the fuel property detector 1, the fuel level detector 2, and the reference capacitor 3 into voltage signals. In addition, the switching unit 5 and the CV conversion unit 6 may interchange the connection positions, and the CV conversion unit 6 is provided on the output side of the fuel property detector 1, the fuel liquid level detector 2, and the reference capacitor 3, respectively. The switching unit 5 may be provided on the output side of each CV conversion unit 6.
ＡＤ(Analog to Digital)変換部７は、ＣＶ変換部６のアナログ電圧信号をデジタル値に変換する。信号演算部８は、マイクロプロセッサ等で構成され、所定のプログラムに従ってデジタル信号処理を行うものであり、例えば、燃料性状検出器１、燃料液位検出器２および参照コンデンサ３からの出力データに基づいて燃料性状および燃料液位を算出する。外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）部９は、信号演算部８の演算結果を外部機器１０、例えば、車両の表示パネル等へ伝送し、ドライバーに対して燃料性状や燃料液位を表示する。 An AD (Analog to Digital) converter 7 converts the analog voltage signal of the CV converter 6 into a digital value. The signal calculation unit 8 is configured by a microprocessor or the like and performs digital signal processing according to a predetermined program. For example, the signal calculation unit 8 is based on output data from the fuel property detector 1, the fuel level detector 2, and the reference capacitor 3. To calculate the fuel properties and the fuel level. The external I / F (interface) unit 9 transmits the calculation result of the signal calculation unit 8 to an external device 10, for example, a display panel of a vehicle, and displays the fuel property and the fuel level to the driver.
図２（ａ）は、燃料性状検出器１および燃料液位検出器２の一例を示す構成図であり、図２（ｂ）は水平断面図である。燃料性状検出器１および燃料液位検出器２は、燃料に浸漬されるように燃料タンク内に設置される。 FIG. 2A is a configuration diagram showing an example of the fuel property detector 1 and the fuel liquid level detector 2, and FIG. 2B is a horizontal sectional view. The fuel property detector 1 and the fuel level detector 2 are installed in the fuel tank so as to be immersed in the fuel.
燃料性状検出器１は、燃料の液面と交差する方向、好ましくは鉛直方向に延びる筒状の内部導体１０１と、内部導体１０１に対して同軸配置された筒状の外部導体１０２とを備え、内部導体１０１が検出電極として機能し、外部導体１０２が接地電極として機能する。内部導体１０１および外部導体１０２は、例えば、円筒形状、角筒形状などに形成され、電極間距離が一定となるように位置決めされる。 The fuel property detector 1 includes a cylindrical inner conductor 101 extending in the direction intersecting the liquid level of the fuel, preferably in the vertical direction, and a cylindrical outer conductor 102 arranged coaxially with the inner conductor 101. The inner conductor 101 functions as a detection electrode, and the outer conductor 102 functions as a ground electrode. The inner conductor 101 and the outer conductor 102 are formed in, for example, a cylindrical shape or a rectangular tube shape, and are positioned so that the distance between the electrodes is constant.
こうした同軸構造を支えるために、必要に応じて板状の仕切り部１０３が設けられ、内部導体１０１と外部導体１０２とを連結している。また、仕切り部１０３の気密封止により、仕切り部１０３の下部空間と上部空間を分離することができ、仕切り部１０３の上部空間への燃料進入を制限できる。この場合、仕切り部１０３の下部空間が燃料で充填できるように、外部導体１０２の仕切り部１０３の下方付近に、燃料ガスが排出可能な通気孔１０４が設けられる。こうした仕切り部１０３は、複数設けてもよい。 In order to support such a coaxial structure, a plate-like partition 103 is provided as necessary to connect the inner conductor 101 and the outer conductor 102. Further, the hermetic sealing of the partition part 103 allows the lower space and the upper space of the partition part 103 to be separated, and fuel entry into the upper space of the partition part 103 can be restricted. In this case, a vent hole 104 through which fuel gas can be discharged is provided near the lower portion of the partition portion 103 of the outer conductor 102 so that the lower space of the partition portion 103 can be filled with fuel. A plurality of such partition sections 103 may be provided.
燃料液位検出器２は、同様な同軸構造を有し、燃料の液面と交差する方向、好ましくは鉛直方向に延びる筒状の内部導体２０１と、内部導体２０１に対して同軸配置された筒状の外部導体２０２とを備え、内部導体２０１が検出電極として機能し、外部導体２０２が接地電極として機能する。内部導体２０１および外部導体２０２は、例えば、円筒形状、角筒形状などに形成され、電極間距離が一定となるように位置決めされる。 The fuel level detector 2 has a similar coaxial structure, and has a cylindrical inner conductor 201 extending in the direction intersecting the fuel level, preferably in the vertical direction, and a cylinder arranged coaxially with the inner conductor 201. The outer conductor 202 functions as a detection electrode, and the outer conductor 202 functions as a ground electrode. The inner conductor 201 and the outer conductor 202 are formed in, for example, a cylindrical shape or a rectangular tube shape, and are positioned so that the distance between the electrodes is constant.
こうした同軸構造を支えるために、必要に応じて板状の仕切り部２０３が設けられ、内部導体２０１と外部導体２０２とを連結している。また、仕切り部２０３の気密封止により、仕切り部２０３の下部空間と上部空間を分離することができ、仕切り部２０３の上部空間への燃料進入を制限できる。この場合、仕切り部２０３の下部空間が燃料で充填できるように、外部導体２０２の仕切り部２０３の下方付近に、燃料ガスが排出可能な通気孔２０４が設けられる。こうした仕切り部２０３は、複数設けてもよい。 In order to support such a coaxial structure, a plate-like partition 203 is provided as necessary to connect the internal conductor 201 and the external conductor 202. Further, the hermetic sealing of the partition part 203 enables the lower space and the upper space of the partition part 203 to be separated, and fuel entry into the upper space of the partition part 203 can be restricted. In this case, a vent hole 204 through which fuel gas can be discharged is provided near the lower part of the partition part 203 of the outer conductor 202 so that the lower space of the partition part 203 can be filled with fuel. A plurality of such partition sections 203 may be provided.
ここでは、燃料性状検出器１および燃料液位検出器２は同一の軸長を有する場合を例示したが、設置状況によっては互いに異なる軸長を有してもよい。また、燃料性状検出器１は、燃料性状の検出感度を上げるため、即ち、静電容量値を高くするために、内部導体１０１および外部導体１０２は、図２（ｂ）に示すように、燃料液位検出器２の内部導体２０１および外部導体２０２より細径である場合を例示したが、両者とも同径であってもよい。 Here, the fuel property detector 1 and the fuel level detector 2 have been illustrated as having the same axial length, but may have different axial lengths depending on the installation situation. In addition, the fuel property detector 1 is provided with a fuel property detector as shown in FIG. 2B in order to increase the sensitivity of detection of fuel property, that is, to increase the capacitance value. Although the case where the inner diameter is smaller than the inner conductor 201 and the outer conductor 202 of the liquid level detector 2 is illustrated, both may be the same diameter.
検出電極として機能する内部導体１０１，２０１は、リード線を介して切り替え部５とそれぞれ電気接続されており、基準電圧部４からの基準電圧が印加される。接地電極として機能する外部導体１０２，２０２は、浮遊容量などの寄生容量の影響をなくすために、切り替え部５およびＣＶ変換部６の信号グランドと接続され、回路接地される。 The internal conductors 101 and 201 that function as detection electrodes are electrically connected to the switching unit 5 through lead wires, respectively, and a reference voltage from the reference voltage unit 4 is applied thereto. The external conductors 102 and 202 functioning as ground electrodes are connected to the signal ground of the switching unit 5 and the CV conversion unit 6 and grounded in order to eliminate the influence of parasitic capacitance such as stray capacitance.
次に動作について説明する。燃料性状検出器１および燃料液位検出器２は、同軸コンデンサとして機能し、基準電圧と、電極間に存在する材料の比誘電率と、内部導体１０１，２０１および外部導体１０２，２０２の幾何形状によって決定される静電容量を有する。 Next, the operation will be described. The fuel property detector 1 and the fuel level detector 2 function as a coaxial capacitor, and the reference voltage, the relative dielectric constant of the material existing between the electrodes, and the geometric shapes of the inner conductors 101 and 201 and the outer conductors 102 and 202. Having a capacitance determined by
燃料タンクが空である場合、各検出器の内部空間には空気（比誘電率１）が充填されており、空気の比誘電率に対応した静電容量を示す。一方、燃料タンクが燃料で満杯である場合、各検出器の内部空間には燃料が充填されており、燃料の比誘電率に対応した静電容量を示す。燃料の比誘電率は燃料性状に応じて変化し、例えば、ガソリンの比誘電率は１．９〜２．２であり、エタノールの比誘電率は約２４であり、ガソリンとエタノールの混合比率に応じて燃料の比誘電率が変化する。燃料タンクが空と満杯の中間である場合、空気による静電容量と燃料による静電容量との中間の値を示す。 When the fuel tank is empty, the internal space of each detector is filled with air (relative permittivity 1), and shows a capacitance corresponding to the relative permittivity of air. On the other hand, when the fuel tank is full of fuel, the internal space of each detector is filled with fuel, and shows a capacitance corresponding to the relative dielectric constant of the fuel. The relative dielectric constant of the fuel varies depending on the fuel properties, for example, the relative dielectric constant of gasoline is 1.9 to 2.2, the relative dielectric constant of ethanol is about 24, and the mixing ratio of gasoline and ethanol is Accordingly, the relative dielectric constant of the fuel changes. When the fuel tank is halfway between empty and full, an intermediate value between the capacitance due to air and the capacitance due to fuel is shown.
図３は、同軸型燃料検出器のモデルを示す説明図である。ここで、内部導体の外径をｄ１、外部導体の内径をｄ２、軸長をＬ、電極間に存在する材料の比誘電率をεとして、静電容量Ｃは、下記の式（１）で与えられる。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing a model of a coaxial fuel detector. Here, the outer diameter of the inner conductor is d1, the inner diameter of the outer conductor is d2, the axial length is L, and the relative permittivity of the material existing between the electrodes is ε, and the capacitance C is expressed by the following equation (1). Given.
また、燃料の液位が導体の下端と上端の間に位置する場合、導体下端から燃料液位までの距離をｈ、真空の誘電率をε０、燃料の比誘電率をεｒとして、電極間の比誘電率εは、ε＝εｒ×ｈ／Ｌ＋ε０×（Ｌ−ｈ）／Ｌで与えられる。従って、燃料性状検出器１の出力および燃料液位検出器２の出力に関して、燃料性状を表すεｒおよび燃料液位を表すｈという２つの未知数を含む連立方程式が成立するため、εｒおよびｈは代数的に計算することができる。 When the fuel level is between the lower end and the upper end of the conductor, the distance from the lower end of the conductor to the fuel level is h, the dielectric constant of vacuum is ε 0 , and the relative dielectric constant of the fuel is ε r . The relative dielectric constant ε is given by ε = ε r × h / L + ε 0 × (L−h) / L. Therefore, since the simultaneous equations including two unknowns of ε r representing the fuel property and h representing the fuel liquid level are established with respect to the output of the fuel property detector 1 and the output of the fuel level detector 2, ε r and h Can be computed algebraically.
図４は、同軸型燃料検出器の最適径の設計要件を示すグラフである。同軸型検出装置の同軸比ｄ２／ｄ１が小さくなると、検出感度が低くなるが、検出範囲は大きくなる。逆に、同軸比ｄ２／ｄ１が大きくなると、検出感度が高くなるが、検出範囲は小さくなる。これより、ＣＶ変換部６のトレードオフから最適ゲージ径を決定できる。例えば、ｄ２＝６ｍｍ〜８ｍｍ、ｄ１＝１ｍｍとした場合、同軸比ｄ２／ｄ１は６〜８となって、現状のＣＶ変換部６の最適径となる。 FIG. 4 is a graph showing the design requirements for the optimum diameter of the coaxial fuel detector. When the coaxial ratio d2 / d1 of the coaxial detection device is decreased, the detection sensitivity is decreased, but the detection range is increased. Conversely, when the coaxial ratio d2 / d1 increases, the detection sensitivity increases, but the detection range decreases. Thus, the optimum gauge diameter can be determined from the trade-off of the CV conversion unit 6. For example, when d2 = 6 mm to 8 mm and d1 = 1 mm, the coaxial ratio d2 / d1 is 6 to 8, which is the optimum diameter of the current CV converter 6.
具体的には、燃料性状検出器１における内部導体１０１の外径をｄ１１、外部導体１０２の内径をｄ１２とし、燃料液位検出器２における内部導体２０１の外径をｄ２１、外部導体２０２の内径をｄ２２として、同軸比ｄ１２／ｄ１１は同軸比ｄ２１／ｄ２２より小さいことが好ましい。これにより、燃料性状検出器１は少ない液位で燃料性状を表す静電容量を検出するため、少ない燃料で大きな静電容量変化を得ることができる。 Specifically, the outer diameter of the inner conductor 101 in the fuel property detector 1 is d11, the inner diameter of the outer conductor 102 is d12, the outer diameter of the inner conductor 201 in the fuel level detector 2 is d21, and the inner diameter of the outer conductor 202. Is d22, and the coaxial ratio d12 / d11 is preferably smaller than the coaxial ratio d21 / d22. As a result, the fuel property detector 1 detects the capacitance representing the fuel property with a small liquid level, and thus a large capacitance change can be obtained with a small amount of fuel.
次に、燃料性状検出器１および燃料液位検出器２でそれぞれ得られる静電容量値から、燃料性状および燃料液位を算出する手法について説明する。 Next, a method for calculating the fuel property and the fuel liquid level from the capacitance values obtained by the fuel property detector 1 and the fuel liquid level detector 2 will be described.
燃料性状検出器１で得られる静電容量ＣＳは、仕切り部１０３で仕切られた固定の長さ、即ち、導体の下端から仕切り部１０３までの下部空間に充填された燃料の比誘電率によって決定される。このとき燃料の比誘電率は、燃料の性状に応じて変化する。 The capacitance CS obtained by the fuel property detector 1 is determined by the fixed length partitioned by the partition 103, that is, the relative dielectric constant of the fuel filled in the lower space from the lower end of the conductor to the partition 103. Is done. At this time, the relative dielectric constant of the fuel changes according to the properties of the fuel.
図５は、ガソリン混合比の異なる燃料について計測した静電容量ＣＳの変化を示すグラフである。ここでは、同一の同軸径を有する燃料性状検出器１を用いて計測しており、縦軸はＡＤ変換部７からの出力を示し、横軸は燃料性状検出器１の同軸長を示す。 FIG. 5 is a graph showing changes in capacitance CS measured for fuels having different gasoline mixture ratios. Here, measurement is performed using the fuel property detector 1 having the same coaxial diameter, the vertical axis indicates the output from the AD converter 7, and the horizontal axis indicates the coaxial length of the fuel property detector 1.
温室効果ガス削減を目的に近年海外で急速に普及しているバイオガソリンは、ガソリンを主にバイオエタノールを混合している。上述したように、ガソリンの比誘電率は１．９〜２．２と低く、エタノールの比誘電率は２４と高いため、ガソリンとエタノールの混合比に応じて比誘電率が変化する。図５に示すように、ガソリンの混合比が低下するとエタノールの比誘電率が優勢になり、ガソリン１００％のときの比誘電率よりＡＤ出力値が上昇する。検出器の同軸径が一定であれば、同軸内部に注入される燃料量に比例して、ＡＤ出力値は上昇する。さらにガソリンに混合される物質の比誘電率の大きさと混合比率により、ＡＤ出力値は増減し、その増減直線の傾きも変化する。 In recent years, biogasoline, which has been rapidly spreading overseas for the purpose of reducing greenhouse gases, is mainly mixed with bioethanol. As described above, the relative permittivity of gasoline is as low as 1.9 to 2.2, and the relative permittivity of ethanol is as high as 24. Therefore, the relative permittivity changes according to the mixing ratio of gasoline and ethanol. As shown in FIG. 5, when the gasoline mixture ratio decreases, the relative dielectric constant of ethanol becomes dominant, and the AD output value increases from the relative dielectric constant when gasoline is 100%. If the coaxial diameter of the detector is constant, the AD output value increases in proportion to the amount of fuel injected into the coaxial. Further, the AD output value increases or decreases depending on the relative dielectric constant and mixing ratio of the substance mixed with gasoline, and the slope of the increase / decrease line also changes.
このとき同軸長を一定にして、その内部空間に燃料を完全に充填した状態で取得したＡＤ出力値を燃料性状データとする。燃料性状を判定する際、予め燃料性状検出器１で計測した燃料性状データを参照データとして信号演算部８に記憶しておいて、今回得られたＡＤ変換部７の出力値や充填直線の傾きと参照データとの照合を行うことによって、充填された燃料性状を検出することができる。 At this time, the AD output value acquired in a state where the coaxial length is constant and the internal space is completely filled with fuel is defined as fuel property data. When determining the fuel properties, the fuel property data measured in advance by the fuel property detector 1 is stored in the signal calculation unit 8 as reference data, and the output value of the AD conversion unit 7 and the inclination of the filling straight line obtained this time are stored. By comparing with the reference data, the filled fuel property can be detected.
次に、数値計算の具体例を説明する。対象となる燃料の静電容量を予め測定した参照テーブルを信号演算部８に初期値ＣＲ０として記憶しておく。さらに同様もしくは燃料性状検出器１で得られる静電容量ＣＳより小さい既知の静電容量ＣＲをもつ参照コンデンサ３を有する。信号演算部８では、切り替え部５の切り替えによってＣＲ０とＣＲを測定し、燃料性状検出器１で得られる静電容量ＣＳに燃料が充填されたことを検知し、ＣＳ０とＣＲを比較してＣＲの回路動作のチェックを行い、ＣＲｔとする。 Next, a specific example of numerical calculation will be described. A reference table in which the capacitance of the target fuel is measured in advance is stored in the signal calculation unit 8 as an initial value CR0. Further, a reference capacitor 3 having a known capacitance CR smaller than the capacitance CS obtained by the same or the fuel property detector 1 is provided. The signal calculation unit 8 measures CR0 and CR by switching the switching unit 5, detects that the electrostatic capacity CS obtained by the fuel property detector 1 is filled with fuel, compares CS0 and CR, and compares CR0 and CR. The circuit operation is checked to obtain CRt.
参照コンデンサ３はなくてもよく、この場合は燃料性状で得られる静電容量ＣＳのみを用い、ＣＲｔ＝ＣＳ０とする。また参照コンデンサ３は複数あってもよく、燃料が充填されていない場合の静電容量や、燃料性状検出器１の燃料充填途中位置の静電容量や、検知対象となる燃料種別毎にその対象となる静電容量を有し、切り替え部５の切り替えによって、燃料性状検出器１に充填される燃料と比較を行う。 The reference capacitor 3 may not be provided. In this case, only the capacitance CS obtained by the fuel property is used, and CRt = CS0. Further, there may be a plurality of reference capacitors 3, the capacitance when the fuel is not filled, the capacitance at the fuel filling position of the fuel property detector 1, and the target for each fuel type to be detected. It compares with the fuel with which the fuel property detector 1 is filled by switching of the switching part 5.
次に、燃料タンクに燃料が注入され、仕切り部１０３の下部空間が全て燃料で充填されと、このとき燃料性状Ｓは、下記の式（２）で与えられる。 Next, when fuel is injected into the fuel tank and the entire lower space of the partition 103 is filled with fuel, the fuel property S is given by the following equation (2).
燃料性状検出器１で得られる静電容量ＣＳは、例えば、ガソリン１００％であればその比誘電率≒１．９〜２．２であり、水道水（比誘電率≒１０）やエタノール（比誘電率≒２４）等が混入すると、混合燃料は比誘電率が大きい方に変化する。これによって静電容量ＣＳは、燃料と混合する液体の混合比率に応じて変化する。よって、式（２）から得られる数値から、例えば、ガソリン１００％からの混合比率が決定することができ、この数値をもって燃料性状として検出することができる。 The capacitance CS obtained by the fuel property detector 1 is, for example, a relative permittivity of 1.9 to 2.2 when the gasoline is 100%, and tap water (relative permittivity≈10) or ethanol (ratio) When the dielectric constant ≈ 24) or the like is mixed, the mixed fuel changes to have a larger relative dielectric constant. As a result, the capacitance CS changes according to the mixing ratio of the liquid mixed with the fuel. Therefore, from the numerical value obtained from the equation (2), for example, the mixing ratio from 100% gasoline can be determined, and this numerical value can be detected as the fuel property.
また、燃料の比誘電率は温度により変化するため、温度検出部を有することが好ましく、例えば、サーミスタや熱電対を燃料温度が計測できる場所に配置し、燃料温度を計測してその温度から燃料性状を補正し、燃料性状を判定してもよい。 In addition, since the relative dielectric constant of the fuel changes depending on the temperature, it is preferable to have a temperature detection unit. For example, a thermistor or a thermocouple is arranged in a place where the fuel temperature can be measured, the fuel temperature is measured, and the fuel is calculated from that temperature. The property may be corrected and the fuel property may be determined.
次に、燃料液位検出器２で得られる静電容量ＣＬは、仕切り部２０３で仕切られた固定の長さ、即ち、導体の下端から仕切り部２０３までの下部空間の比誘電率によって決定される。このとき下部空間の比誘電率は、燃料の液位に応じて変化する。 Next, the capacitance CL obtained by the fuel level detector 2 is determined by the fixed length partitioned by the partition 203, that is, the relative dielectric constant of the lower space from the lower end of the conductor to the partition 203. The At this time, the relative permittivity of the lower space changes according to the fuel level.
図６は、燃料の液位が変化した場合に、計測した静電容量ＣＬの変化を示すグラフである。ここでは、同一の同軸径を有する燃料液位検出器２を用いて計測しており、縦軸はＡＤ変換部７からの出力を示し、横軸は燃料液位検出器２の同軸長を示す。 FIG. 6 is a graph showing changes in the measured capacitance CL when the fuel level changes. Here, measurement is performed using the fuel level detector 2 having the same coaxial diameter, the vertical axis indicates the output from the AD conversion unit 7, and the horizontal axis indicates the coaxial length of the fuel level detector 2. .
先に得られた燃料性状検出器１で得られる静電容量ＣＳと、燃料液位検出器２により得られたＣＬから、燃料液位Ｌは、下記の式（３）で与えられる。 From the electrostatic capacity CS obtained by the fuel property detector 1 obtained earlier and the CL obtained by the fuel liquid level detector 2, the fuel liquid level L is given by the following equation (3).
燃料液位を表す静電容量ＣＬは、燃料性状に応じて変化するため、注入した燃料種別および燃料温度に応じて燃料液位が変化する。ここでは、燃料性状検出器１で得られる静電容量ＣＳから、燃料タンク内の燃料性状が検出できるため、注入された燃料の性状に応じて燃料液位を補正することによって、正確な燃料液位を検出することができる。 Since the electrostatic capacitance CL representing the fuel level changes according to the fuel properties, the fuel level changes according to the injected fuel type and fuel temperature. Here, since the fuel property in the fuel tank can be detected from the capacitance CS obtained by the fuel property detector 1, an accurate fuel liquid can be obtained by correcting the fuel level according to the property of the injected fuel. The position can be detected.
再び図１を参照して、ＡＤ変換部７は、多ビットのＡＤ変換器であって、変換ビット数が可変であることが好ましい。例えば、燃料の比誘電率が低い場合、燃料液位の上昇においても、燃料液位による静電容量変化が小さく、ＡＤ変換出力が大きく得られず、燃料液位の分解能が小さい。この対策として、ＡＤ変換ビット数を可変にし、燃料液位の低位点においても高分解能が得られるように、ＡＤ変換ビット数ｎを大きくすることより、２のｎ乗で分解能を向上できる。逆に、ＡＤ変換出力の変化が大きく、燃料液位による変動が大きい場合は、ＡＤ変換ビット数ｎを小さくすることにより、２のｎ乗で分解能を低下できる。 Referring to FIG. 1 again, AD converter 7 is a multi-bit AD converter, and the number of conversion bits is preferably variable. For example, when the relative dielectric constant of the fuel is low, the capacitance change due to the fuel liquid level is small even when the fuel liquid level rises, the AD conversion output is not large, and the fuel liquid level resolution is low. As a countermeasure, by increasing the AD conversion bit number n so that the AD conversion bit number is variable and high resolution can be obtained even at a low fuel liquid level, the resolution can be improved by 2 to the power of n. On the other hand, when the change in the AD conversion output is large and the fluctuation due to the fuel level is large, the resolution can be reduced to the nth power of 2 by reducing the AD conversion bit number n.
信号演算部８は、ＡＤ変換部７から得られる検出データをサンプリングし、一定期間蓄積することが可能であり、蓄積したデータは、平均処理あるいは移動平均処理を施すことによって、液面変化やノイズによる変動成分を除去できる。信号演算部８は、参照コンデンサ３との比較や参照テーブルとの比較や回路動作チェックなどを行い、車両等が必要とする燃料計のスケール変換を行って外部Ｉ／Ｆ部９を介して表示パネル等へ出力する。燃料性状や燃料液位は、それぞれ多項式で表される燃料検出モデルから予測した結果を出力してもよい。 The signal calculation unit 8 can sample the detection data obtained from the AD conversion unit 7 and accumulate the data for a certain period. The accumulated data is subjected to an average process or a moving average process, so that the liquid level change or noise can be detected. The fluctuation component due to can be removed. The signal calculation unit 8 performs comparison with the reference capacitor 3, comparison with the reference table, circuit operation check, etc., performs scale conversion of the fuel gauge required by the vehicle and the like, and displays it via the external I / F unit 9. Output to panel etc. The fuel property and the fuel liquid level may be output as a result predicted from a fuel detection model represented by a polynomial.
外部Ｉ／Ｆ部９は、信号演算部８と外部機器１０との間のデータ交換に関与するものであり、従来の通信方式との互換性を維持するために、デジタルデータの交換だけでなくアナログデータの交換も可能であることが好ましい。外部Ｉ／Ｆ部９は、例えば、図７に示すように、信号演算部８の演算結果をシリアル通信で伝送するシリアル通信部９１と、信号演算部８の演算結果をＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ生成部９２と、ＰＷＭ信号を平滑化する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）部９３と、フィルタ出力を電圧出力として供給する電圧出力部９４と、フィルタ出力を電流出力として供給する電流出力部９５と、シリアル通信部９１の出力、電圧出力部９４の出力および電流出力部９５の出力を選択的に切り替えるための出力切替部９６などを備えてもよい。これによりデジタル通信だけでなく、アナログ通信にも対応することができ、電圧出力または電流出力のいずれかで車両等のメータパネルと接続し、燃料計表示が可能になる。 The external I / F unit 9 is involved in data exchange between the signal calculation unit 8 and the external device 10, and not only exchanges digital data in order to maintain compatibility with the conventional communication method. It is preferable that analog data can be exchanged. For example, as illustrated in FIG. 7, the external I / F unit 9 includes a serial communication unit 91 that transmits a calculation result of the signal calculation unit 8 by serial communication, and a PWM that converts the calculation result of the signal calculation unit 8 into a PWM signal. A generation unit 92, a low-pass filter (LPF) unit 93 that smoothes a PWM signal, a voltage output unit 94 that supplies a filter output as a voltage output, a current output unit 95 that supplies a filter output as a current output, An output switching unit 96 for selectively switching the output of the serial communication unit 91, the output of the voltage output unit 94, and the output of the current output unit 95 may be provided. As a result, not only digital communication but also analog communication can be supported, and either a voltage output or a current output can be connected to a meter panel such as a vehicle to display a fuel gauge.
実施の形態２．
図８（ａ）は、本発明の実施の形態２による燃料検出装置を示す構成図であり、図８（ｂ）は水平断面図である。本実施形態の電気的構成は、図１に示したものと同様であり、重複説明を省略する。燃料性状検出器１および燃料液位検出器２は、燃料に浸漬されるように燃料タンク内に設置される。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8A is a configuration diagram showing a fuel detection device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 8B is a horizontal sectional view. The electrical configuration of the present embodiment is the same as that shown in FIG. The fuel property detector 1 and the fuel level detector 2 are installed in the fuel tank so as to be immersed in the fuel.
本実施形態では、燃料性状検出器１および燃料液位検出器２は、同軸方向に積層されており、燃料の液面と交差する方向、好ましくは鉛直方向に延びる筒状の内部導体３０１と、内部導体３０１に対して同軸配置された筒状の外部導体３０２とを共有しており、内部導体３０１が検出電極として機能し、外部導体３０２が接地電極として機能する。板状の仕切り部３０３によって下部空間と上部空間が分離されており、下部空間が燃料性状検出器１に対応し、上部空間が燃料液位検出器２に対応する。内部導体３０１および外部導体３０２は、例えば、円筒形状、角筒形状などに形成され、電極間距離が一定となるように位置決めされる。外部導体２０２には、燃料ガスが排出可能な通気孔３０４が所望の位置に設けられる。 In the present embodiment, the fuel property detector 1 and the fuel level detector 2 are stacked in the same direction, and have a cylindrical inner conductor 301 extending in the direction intersecting the liquid level of the fuel, preferably in the vertical direction, The cylindrical outer conductor 302 that is coaxially arranged with respect to the inner conductor 301 is shared, and the inner conductor 301 functions as a detection electrode, and the outer conductor 302 functions as a ground electrode. The lower space and the upper space are separated by a plate-shaped partition portion 303, the lower space corresponds to the fuel property detector 1, and the upper space corresponds to the fuel liquid level detector 2. For example, the inner conductor 301 and the outer conductor 302 are formed in a cylindrical shape, a rectangular tube shape, or the like, and are positioned so that the distance between the electrodes is constant. The outer conductor 202 is provided with a vent hole 304 through which fuel gas can be discharged at a desired position.
さらに、板状の仕切り部３０６が同軸方向に沿って設けられ、検出器の内部空間を２つの半円筒空間に分離している。図８（ｂ）に示すように、第１の半円筒空間には、扇型断面を有する誘電体３０５が装着されており、第２の半円筒空間には、空気、燃料ガスまたは液体燃料が充填される。誘電体３０５は、その比誘電率が検出対象となる燃料の比誘電率と同等または近似している材料であって、比誘電率の温度特性においても検出対象となる燃料と同等または近似しているものであるが、誘電体３０５の比誘電率変化特性が事前の計測などにより既知であればよい。誘電体３０５が、自己の形状を維持できる材質のものであれば、仕切り部３０６は省略してもよい。 Further, a plate-like partition 306 is provided along the coaxial direction, and separates the internal space of the detector into two semi-cylindrical spaces. As shown in FIG. 8B, a dielectric 305 having a fan-shaped cross section is mounted in the first semi-cylindrical space, and air, fuel gas, or liquid fuel is contained in the second semi-cylindrical space. Filled. The dielectric 305 is a material whose relative dielectric constant is equal to or close to the relative dielectric constant of the fuel to be detected, and the temperature characteristics of the relative dielectric constant are also equal to or approximate to the fuel to be detected. However, it is sufficient that the relative dielectric constant change characteristic of the dielectric 305 is known by prior measurement or the like. If the dielectric 305 is made of a material that can maintain its own shape, the partition portion 306 may be omitted.
検出電極として機能する内部導体３０１は、リード線を介してＣＶ変換部６と電気接続されており、基準電圧部４からの基準電圧が印加される。接地電極として機能する外部導体３０２は、ＣＶ変換部６の信号グランドと接続され、回路接地される。 The internal conductor 301 that functions as a detection electrode is electrically connected to the CV conversion unit 6 via a lead wire, and a reference voltage from the reference voltage unit 4 is applied thereto. The external conductor 302 that functions as a ground electrode is connected to the signal ground of the CV conversion unit 6 and is grounded.
次に動作について説明する。仕切り部３０３の下部空間に位置する燃料性状検出部１において、誘電体３０５が存在しない第２の半円筒空間に燃料が充填されると、誘電体３０５により発生していた静電容量ＣＳ０に加えて、燃料充填で発生した静電容量ＣＳが得られる。このときＣＳ０とＣＳの比率または差分から燃料性状を検出することができる。 Next, the operation will be described. In the fuel property detection unit 1 located in the lower space of the partition unit 303, when fuel is filled in the second semi-cylindrical space where the dielectric 305 does not exist, in addition to the capacitance CS0 generated by the dielectric 305, Thus, the capacitance CS generated by the fuel filling can be obtained. At this time, the fuel property can be detected from the ratio or difference between CS0 and CS.
実施の形態１と同様に、燃料性状検出器１で得られる燃料性状データは、信号演算部８において記憶されている情報により信号処理され、燃料性状情報として出力される。このときサーミスタや熱電対などの温度検出部を設けて温度検出を行い、比誘電率を補正して燃料性状情報を出力してもよい。 As in the first embodiment, the fuel property data obtained by the fuel property detector 1 is signal-processed by the information stored in the signal calculation unit 8 and output as fuel property information. At this time, a temperature detection unit such as a thermistor or a thermocouple may be provided to detect the temperature, correct the relative permittivity, and output the fuel property information.
次に、燃料液位検出器２は、仕切り部３０３の上部空間に位置しており、下方に位置する燃料性状検出器１に燃料が十分に充填された状態から、液位が導体上端に達するまでの範囲で液位検出を行う。仕切り部３０３の上部空間に燃料が充填されると、燃料液位による静電容量ＣＬが発生することから、燃料性状による静電容量ＣＳとの比率または差分により、燃料液位Ｌを算出することができる。 Next, the fuel level detector 2 is located in the upper space of the partition part 303, and the liquid level reaches the upper end of the conductor from the state in which the fuel property detector 1 positioned below is sufficiently filled with fuel. The liquid level is detected in the range up to. When the fuel in the upper space of the partition part 303 is filled, a capacitance CL due to the fuel liquid level is generated. Therefore, the fuel liquid level L is calculated based on the ratio or difference from the capacitance CS depending on the fuel properties. Can do.
本実施形態では、燃料性状検出器１および燃料液位検出器２を同軸方向に積層させることによって、検出器全体の小型化が図られる。また、燃料性状検出器１において、燃料と同等の誘電率を有する誘電体３０５を内部導体３０１と外部導体３０２との間に装着することによって、燃料有無の比較が容易になり、検出器全体の小型化が図られる。 In the present embodiment, the fuel property detector 1 and the fuel level detector 2 are stacked in the same direction, so that the size of the entire detector can be reduced. Further, in the fuel property detector 1, by attaching the dielectric 305 having a dielectric constant equivalent to that of the fuel between the inner conductor 301 and the outer conductor 302, it becomes easy to compare the presence or absence of fuel, and the entire detector. Miniaturization is achieved.
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３による燃料検出装置を示す構成図である。本実施形態の電気的構成は、図１に示したものと同様であり、重複説明を省略する。燃料タンク４０２の内部には、燃料ポンプ４０１が設置される。燃料ポンプ４０１は、フィルタ４０８を介して燃料４０７を吸引加圧し、パイプ４１０を経由してインジェクター（不図示）に送り込む。空の燃料タンク４０２に燃料４０７が注入されると、液位４０９が上昇し、一方、燃料ポンプ４０１の動作によって燃料４０７がインジェクターに送られると、燃料消費量に応じて液位４０９は下降する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing a fuel detection device according to Embodiment 3 of the present invention. The electrical configuration of the present embodiment is the same as that shown in FIG. A fuel pump 401 is installed inside the fuel tank 402. The fuel pump 401 sucks and pressurizes the fuel 407 via the filter 408 and sends it to the injector (not shown) via the pipe 410. When the fuel 407 is injected into the empty fuel tank 402, the liquid level 409 rises. On the other hand, when the fuel 407 is sent to the injector by the operation of the fuel pump 401, the liquid level 409 falls according to the fuel consumption. .
燃料性状検出器１および燃料液位検出器２は、燃料ポンプ４０１の側面にアーム４０３を用いて一体的に実装されている。検出器の上方には、図１に示した電気的構成を備えたコントロールユニット４０４が設置され、さらにハーネス４０５を介してコネクタ４０６に接続されている。コネクタ４０６は、ケーブルを介して表示器などに接続される。コントロールユニット４０４は、燃料に浸漬しても動作可能なように耐油シールが施されている。なお、コントロールユニット４０４は、燃料タンク４０２の外部に設置しても構わない。 The fuel property detector 1 and the fuel level detector 2 are integrally mounted on the side surface of the fuel pump 401 using an arm 403. A control unit 404 having the electrical configuration shown in FIG. 1 is installed above the detector, and is further connected to a connector 406 via a harness 405. The connector 406 is connected to a display device or the like via a cable. The control unit 404 is provided with an oil-proof seal so that it can operate even when immersed in fuel. The control unit 404 may be installed outside the fuel tank 402.
コントロールユニット４０４は、燃料性状検出器１からの出力および燃料液位検出器２からの出力に基づいて燃料性状情報および燃料性状情報を演算し、演算結果は、表示器へ伝送されてドライバーに通知したり、さらに車両のエンジン制御ユニットへ伝送してもよい。エンジン制御ユニットは、予め設定した値と比べることによりバイオ燃料のアルコール濃度を検出でき、このアルコール濃度に応じてエンジンシリンダー内の点火プラグの点火時期を変えたり、燃料を噴射するインジェクターの燃料の噴射量や噴射タイミングを変えたり、最適なエンジン制御を行うことによって、例えば、排気ガスを規制値内に制御することができる。 The control unit 404 calculates the fuel property information and the fuel property information based on the output from the fuel property detector 1 and the output from the fuel liquid level detector 2, and the calculation result is transmitted to the display and notified to the driver. Or further transmitted to the engine control unit of the vehicle. The engine control unit can detect the alcohol concentration of the biofuel by comparing it with a preset value, change the ignition timing of the spark plug in the engine cylinder according to this alcohol concentration, or inject the fuel of the injector that injects the fuel For example, the exhaust gas can be controlled within the regulation value by changing the amount and the injection timing or performing the optimum engine control.
燃料タンク４０２の上面には、内径φＬの開口部が設けられている。燃料ポンプ４０１、燃料性状検出器１および燃料液位検出器２を一体化したアセンブリの最大寸法をφＫとして、φＫ＜φＬを満たすことが好ましく、これによりアセンブリを燃料タンク内に挿入する作業性を改善することができる。 An opening having an inner diameter φL is provided on the upper surface of the fuel tank 402. The maximum dimension of the assembly in which the fuel pump 401, the fuel property detector 1 and the fuel level detector 2 are integrated is preferably φK, and φK <φL is preferably satisfied, thereby improving the workability of inserting the assembly into the fuel tank. Can be improved.
１ 燃料性状検出器、 ２ 燃料液位検出器、 ３ 参照コンデンサ、
４ 基準電圧部、 ５ 切り替え部、 ６ ＣＶ変換部、 ７ ＡＤ変換部、
８ 信号演算部、 ９ 外部Ｉ／Ｆ部、 １０ 外部機器、
１０１，２０１，３０１ 内部導体、 １０２，２０２，３０２ 外部導体、
１０３，２０３，３０３，３０６ 仕切り部、 １０４，２０４，３０４ 通気孔、
３０５ 誘電体、 ４０１ 燃料ポンプ、 ４０２ 燃料タンク、 ４０３ アーム、
４０４ コントロールユニット、 ４０５ ハーネス、 ４０６ コネクタ、
４０７ 燃料、 ４０８ フィルタ、 ４０９ 液位， ４１０ パイプ。
1 Fuel property detector, 2 Fuel level detector, 3 Reference capacitor,
4 reference voltage section, 5 switching section, 6 CV conversion section, 7 AD conversion section,
8 signal calculation unit, 9 external I / F unit, 10 external device,
101, 201, 301 inner conductor, 102, 202, 302 outer conductor,
103, 203, 303, 306 Partition, 104, 204, 304 Vent,
305 dielectric, 401 fuel pump, 402 fuel tank, 403 arm,
404 control unit, 405 harness, 406 connector,
407 fuel, 408 filter, 409 liquid level, 410 pipe.
Claims (7)
燃料タンク内に設置され、燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の液位を検出するための燃料液位検出部と、
燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を処理するための信号処理部と、を備え、
燃料性状検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、
燃料液位検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、
燃料性状検出部における内部導体の外径をｄ１１、外部導体の内径をｄ１２とし、燃料液位検出部における内部導体の外径をｄ２１、外部導体の内径をｄ２２として、
ｄ１２／ｄ１１ ＜ ｄ２１／ｄ２２
を満たすことを特徴とする燃料検出装置。 A fuel property detection unit for detecting the property of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the property of the fuel;
A fuel liquid level detector for detecting the liquid level of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the liquid level of the fuel;
A signal processing unit for processing the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit ,
The fuel property detection unit includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting with the liquid level of the fuel, and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with respect to the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode, The outer conductor functions as a ground electrode,
The fuel level detector includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting the fuel level and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode. The outer conductor functions as a ground electrode,
The outer diameter of the inner conductor in the fuel property detector is d11, the inner diameter of the outer conductor is d12, the outer diameter of the inner conductor in the fuel level detector is d21, and the inner diameter of the outer conductor is d22.
d12 / d11 <d21 / d22
The fuel detection device characterized by satisfying .
燃料タンク内に設置され、燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の液位を検出するための燃料液位検出部と、A fuel liquid level detector for detecting the liquid level of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the liquid level of the fuel;
燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を処理するための信号処理部と、を備え、A signal processing unit for processing the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit,
燃料性状検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、The fuel property detection unit includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting with the liquid level of the fuel, and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with respect to the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode, The outer conductor functions as a ground electrode,
燃料液位検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、The fuel level detector includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting the fuel level and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode. The outer conductor functions as a ground electrode,
内部導体および外部導体が仕切り部によって連結され、外部導体の仕切り部の下方には通気孔が設けられることを特徴とする燃料検出装置。An internal conductor and an external conductor are connected by a partition part, and a vent is provided below the partition part of the external conductor.
燃料タンク内に設置され、燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の液位を検出するための燃料液位検出部と、A fuel liquid level detector for detecting the liquid level of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the liquid level of the fuel;
燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を処理するための信号処理部と、を備え、A signal processing unit for processing the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit,
信号処理部は、燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を選択的に切り替えるための信号切替部と、The signal processing unit is a signal switching unit for selectively switching the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit,
選択された静電容量信号を電圧信号に変換するための静電容量／電圧変換部と、A capacitance / voltage conversion unit for converting the selected capacitance signal into a voltage signal;
変換された電圧信号をデジタル信号に変換するためのアナログデジタル電圧変換部と、An analog-to-digital voltage converter for converting the converted voltage signal into a digital signal;
デジタル信号を演算するための演算部と、A computing unit for computing a digital signal;
演算部の演算結果を外部機器へ伝送するためのインタフェース部とを備え、An interface unit for transmitting the calculation result of the calculation unit to an external device,
インタフェース部は、演算部の演算結果をシリアル通信で伝送するシリアル通信部と、演算部の演算結果をＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ生成部と、ＰＷＭ信号を平滑化するフィルタ部と、フィルタ出力を電圧出力として供給する電圧出力部と、フィルタ出力を電流出力として供給する電流出力部と、シリアル通信部の出力、電圧出力部の出力および電流出力部の出力を選択的に切り替えるための出力切替部とを有することを特徴とする燃料検出装置。The interface unit includes a serial communication unit that transmits a calculation result of the calculation unit through serial communication, a PWM generation unit that converts the calculation result of the calculation unit into a PWM signal, a filter unit that smoothes the PWM signal, and a filter output as a voltage. A voltage output unit for supplying as an output; a current output unit for supplying a filter output as a current output; an output switching unit for selectively switching the output of the serial communication unit, the output of the voltage output unit and the output of the current output unit; A fuel detection device comprising:
燃料タンク内に設置され、燃料の液位に応じて変化する静電容量を計測することにより、燃料の液位を検出するための燃料液位検出部と、A fuel liquid level detector for detecting the liquid level of the fuel by measuring the capacitance that is installed in the fuel tank and changes according to the liquid level of the fuel;
燃料性状検出部の出力および燃料液位検出部の出力を処理するための信号処理部と、を備え、A signal processing unit for processing the output of the fuel property detection unit and the output of the fuel liquid level detection unit,
燃料性状検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、The fuel property detection unit includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting with the liquid level of the fuel, and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with respect to the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode, The outer conductor functions as a ground electrode,
燃料液位検出部は、燃料の液面と交差する方向に延びる筒状の内部導体と、内部導体に対して同軸配置された筒状の外部導体とを備え、内部導体が検出電極として機能し、外部導体が接地電極として機能するものであり、The fuel level detector includes a cylindrical inner conductor extending in a direction intersecting the fuel level and a cylindrical outer conductor arranged coaxially with the inner conductor, and the inner conductor functions as a detection electrode. The outer conductor functions as a ground electrode,
燃料性状検出部および燃料液位検出部は、同軸方向に積層されており、The fuel property detector and the fuel level detector are stacked in the same direction,
燃料性状検出部において、燃料と同等の誘電率を有する誘電体部材が内部導体と外部導体との間に装着されていることを特徴とする燃料検出装置。In the fuel property detection unit, a fuel detection device, wherein a dielectric member having a dielectric constant equivalent to that of fuel is mounted between an inner conductor and an outer conductor.
燃料タンクには、開口部が設けられ、
燃料性状検出部および燃料液位検出部は、燃料ポンプに取り付けられており、
燃料性状検出部、燃料液位検出部および燃料ポンプの最大寸法φＫが、燃料タンクの開口部寸法φＬより小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料検出装置。 A fuel pump for supplying fuel to the outside is provided inside the fuel tank,
The fuel tank is provided with an opening,
The fuel property detector and the fuel level detector are attached to the fuel pump,
Fuel property detecting unit, the maximum dimension φK of the fuel level detecting unit and a fuel pump, fuel detecting apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that less than the opening dimension φL of the fuel tank.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011025573A JP5583044B2 (en) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Fuel detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011025573A JP5583044B2 (en) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Fuel detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012163508A JP2012163508A (en) | 2012-08-30 |
| JP5583044B2 true JP5583044B2 (en) | 2014-09-03 |
Family
ID=46843025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011025573A Expired - Fee Related JP5583044B2 (en) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Fuel detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5583044B2 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5678944B2 (en) * | 2012-11-20 | 2015-03-04 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel tank structure |
| JP5973934B2 (en) * | 2013-02-19 | 2016-08-23 | 愛三工業株式会社 | Liquid level measuring device |
| JP6067502B2 (en) * | 2013-07-23 | 2017-01-25 | 愛三工業株式会社 | Sensor device |
| JP6384500B2 (en) | 2016-02-12 | 2018-09-05 | 株式会社デンソー | Fuel pump, fuel supply device and fuel supply control system |
| JP2017219465A (en) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 株式会社ヤマデン | Sensor |
| DE102018203633A1 (en) | 2018-03-09 | 2019-09-12 | Kautex Textron Gmbh & Co. Kg | Operating fluid tank with capacitive detection of levels |
| JP7482089B2 (en) | 2021-08-20 | 2024-05-13 | 株式会社小松製作所 | Construction Machinery |
| WO2023210553A1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | 株式会社サンエー | Composition identification program, composition identification device, and composition identification system |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49104666A (en) * | 1973-02-05 | 1974-10-03 | ||
| JPS6035614B2 (en) * | 1977-04-12 | 1985-08-15 | 日本電波株式会社 | Liquid level sensor for oil storage tank |
| JPS55110919A (en) * | 1979-02-20 | 1980-08-27 | Tokyo Tatsuno Co Ltd | Liquid depth measuring device |
| JPS5835421A (en) * | 1981-08-27 | 1983-03-02 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel sensor |
| DE19511556C1 (en) * | 1995-03-29 | 1996-07-25 | Daimler Benz Ag | Electrical sensor for determn. of state of liq. in container |
| JP2000298052A (en) * | 1999-04-14 | 2000-10-24 | Mitsubishi Electric Corp | Storage device and detection method for storage level |
| EP1210566A4 (en) * | 1999-09-09 | 2006-07-05 | Labarge Inc | Fuel system |
| DE10162334A1 (en) * | 2001-12-18 | 2003-07-03 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Field device and a method for calibrating a field device |
| JP4514117B2 (en) * | 2004-07-28 | 2010-07-28 | 與宗治 丹治 | Liquid level measuring device using capacitance |
| JP4771480B2 (en) * | 2006-01-25 | 2011-09-14 | 日本特殊陶業株式会社 | Liquid state detection sensor |
| JP4916240B2 (en) * | 2006-07-21 | 2012-04-11 | 矢崎総業株式会社 | Liquid level sensor |
| JP2008122364A (en) * | 2006-10-18 | 2008-05-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Device for specifying environmental state |
| JP2009227077A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Toyota Motor Corp | Bio-fuel deterioration judgement device |
-
2011
- 2011-02-09 JP JP2011025573A patent/JP5583044B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012163508A (en) | 2012-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5583044B2 (en) | Fuel detector | |
| US20130205893A1 (en) | Liquid level sensing system | |
| US6539797B2 (en) | Auto-compensating capacitive level sensor | |
| US7963164B2 (en) | Capacitive sensor assembly for determining level of fluent materials | |
| CA2629960C (en) | Apparatus and method for improving the accuracy of measurements taken with a capacitance-type sensor | |
| JP5952743B2 (en) | Electrostatic potential level sensor element and hardware / software configuration of fuel system | |
| JP5934562B2 (en) | Liquid level detector | |
| CN1503899A (en) | Method and device for measuring liquid level | |
| CN104165669A (en) | Level sensor for measuring the level and method for determining the level of a liquid | |
| CN101738240B (en) | Capacitance sensing type fuel meter | |
| US6923056B2 (en) | Resonant network fluid level sensor assembly | |
| WO2010109317A1 (en) | Capacitive measurement of fuel level and dielectric constant | |
| JP2007064933A (en) | Correction method for liquid level detection device, and the liquid level detection device | |
| CN108362355B (en) | Liquid level measurement method and device based on segmented capacitor and electronic equipment | |
| CN87106416A (en) | The hydrolevelling device that is used for non conducting fluid | |
| CN107449489A (en) | A kind of fuel level sensor and oil level measuring device for vehicle | |
| JP2013088374A (en) | Fuel detection apparatus | |
| EP2396633A1 (en) | Motionless liquid level gauge having three electrodes | |
| KR20090125868A (en) | Apparatus for measuring amount of remnant fuel in the fule tank using tilt angle sensor | |
| JP2013221751A (en) | Liquid concentration detection device | |
| JP2014122801A (en) | Sensor device | |
| JP5900704B2 (en) | Capacitive fuel level gauge with float | |
| JP2014145729A (en) | Liquid detection device | |
| JP6295018B2 (en) | Liquid concentration detector | |
| KR20090071900A (en) | Ratiometric capacitive liquid level sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121004 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130906 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130917 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140617 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140715 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5583044 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |