JPH01291150A - 電位差式アルコールセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルコールを混合した液体中のアルコール濃
度を高精度に検出できる電位差式アルコールセンサに関
する。

（従来の技術） 近時、諸外国ではガソリン中にアルコールを混合したア
ルコール混合ガソリンがいわゆる「ガソホール」として
使用されている。純正ガソリンとガソホールとでは当然
にオクタン価か異なるから、純正ガソリンでは空燃比（
空気と燃料の重量比）Ａ／Ｆが１５：ｌであるのに対し
、ガソホールの空燃比はｉ９図に示す特性となり、アル
コール濃度が１００％では空燃比は６：ｌとなる。

従って、ガソホールを使用する場合には、アルコール濃
度を検出して燃料噴射量、点火時期等を制御する必要が
ある。

このため、従来からガソリン中のアルコール濃度を検出
するアルコールセンサとして、ガソリン抵抗値とアルコ
ールの抵抗値の相違からアルコール濃度を検出する抵抗
式アルコールセンサか検討されている。

この種の抵抗式アルコールセンサを第１Ｏ図ないし第１
３図に示す。

同図において、ｌは燃料パイプ、２はアルコールセンサ
で、該アルコールセンサ２は燃料バイブｌ内に離間して
配設した一対の電極棒、電極板等からなる電極３，４と
、該電極３，４と接続された検出回路５とからなり、該
検出回路５は一側電極３と接続された直流電源６と、該
直流電源６と他側電極４間に設けられた検出抵抗７とか
ら構成されている（第１０図、第１１図参照）。

そして、上記アルコールセンサ２は一対の電極３．４間
に介在するガソリン中のアルコール濃度Ｃが高くなると
、抵抗値か低下することに基づき（第１２図参照）、検
出抵抗７の両端からの検出電圧Ｅによりアルコール濃度
Ｃを検出するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、一般に電解装置にあっては電極にイオンが蓄
積する分極効果と、イオンの動きに抵抗力を与える緩和
効果が表われることが広く知られているが、アルコール
混合ガソリン中に一対の電極３．４を浸漬して通電する
ことにより該アルコール混合ガソリン中のアルコール濃
度Ｃを検出する抵抗式アルコールセンサにおいても、ア
ルコール濃度が高くなると分極効果と緩和効果とにより
て電極３．４の電気伝導度が失われ、小さくなる現象が
生じる。

このため、アルコール濃度Ｃが高くなると検出抵抗７間
の出力電圧Ｅが高くなるべきところ、分極効果、緩和効
果のためにアルコール濃度Ｃが高い領域で出力電圧Ｅが
低下してしまう。

かくして、検出抵抗７間の出力電圧Ｅが第１３図に示す
ように、アルコールの高濃度側で急激に低下する現象が
生じ、電圧特性全体としである濃度（ＥＯ）以上では同
一アルコール濃度Ｃに対して２値（Ｃ，、Ｃ２）を持つ
ことになり、アルコール濃度Ｃを正確に検出できないと
いう問題がある。

本発明は、Ｅ述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、アルコール混合ガソリン中のアルコール濃度を分極
効果や緩和効果の影響を受けることなく高精度に検出で
きるようにした電位差式アルコールセンサを提供するも
のである。

（課題を解決するための手段） 上述した課題を解決するために本発明の手段は、アルコ
ール混合液体中に離間して対向配設され、一定の電圧が
印加されるようになった一対の通電用電極と、該一対の
通電用電極間に位置して所定間隔離間して対向配設され
た一対の検出用電極とからなり、前記一対の通電用電極
間の距離をアルコール濃度に応じた該通電用電極間の電
位差が分極効果によってアルコール濃度の濃度差に対し
て全域で逆転した値になるように設定し、前記一対の検
出用電極を該通電用電極間において電位差が逆転する位
置の外側に配設するようにしたことにある。

〔作用〕

一対の通電用電極間に介在するアルコール混合液体の電
位差を分極効果によってアルコール濃度の濃度差に反し
て全域で逆転させる。この逆転した電位差を検出用電極
で電圧検出することにより、一部の電位差のみが分極効
果を受けることなくアルコール濃度に比例した直線性の
ある電位差を検出できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図ないし第８図に基づき詳
述する。

図において、１１．１２は燃料バイブ１（Ｉｔｏ図参照
）内に距離したけ離間して配設した一対の電極板からな
る通電用電極で、−側の通電用電極１１は直流電源１３
と接続され、他側の通電用電極１２は固定抵抗１４を介
して該直流型［１３と接続されている。

１５．１６はこれらの間に介在するガソリンの電位差を
測定するため、前記一対の電極１１゜１２間に設けられ
た他の一対の小形の電極板からなる検出用電極で、該各
検出用電極１５．１６は通電用電極１１．１２から所定
間隔離間し、かつ、互に距離文だけ離間した状態で対向
配設されている。

１７は前記一対の検出用電極１５．１６間の電位差を検
出するために、該検出用電極１５゜１６間に接続された
電圧検出装置である。

叙上の如く、叉施例のアルコールセンサは一対の通電用
電極１１．１２と、これらの間に設けられた他の一対の
検出用電極１５．１６とを有しているが、ここで、この
種の電位差式アルコールセンサの基本的作動について説
明する。

各一対の通電用電極１１．１２及び検出用電極１５．１
６は燃料バイブｌ内のアルコール混合ガソリン中に浸漬
されており、この状態で通電用電極１１．１２間に直流
電源１３から一定の電圧を印加する。この時、通電用電
極１１．１２間に介在するアルコール混合ガソリン中の
アルコール濃度Ｃが高いと、抵抗値は小さいから該電極
１１゜１２間の電位差は小さくなり、逆にアルコール濃
度Ｃが低いと、抵抗値は大きいから電極１１゜１２間の
電位差は大きくなる。

そこで、通電用電極１１．１２間に介装した一対の検出
用電極１５．１８により、該通電用電極１１．１２間の
電位差を電圧検出装Ｎ１７で電圧検出することにより、
アルコール濃度が高くなると出力電圧が直線的に小さく
なるような電圧特性を得ることかでき、これによりアル
コール濃度を測定するようになっている。

ところで、前述の如く通電用電極１１．１２間に直流電
源１３から一定の電圧Ｅｖを印加すると、該通電用電極
１１．１２間の電圧Ｖｔ及び固定抵抗１４の両端間電圧
Ｅは理論的には第３図に示すようになる。従って、第４
図に示すように、アルコール濃度Ｃに対する通電用電極
１１．１２間の差電圧はアルコール濃度Ｃ＝１００のと
きの電位差Ｖ、が最小、アルコール濃度Ｃ＝６０のとき
の電位差ｖ２が中間、アルコール濃度Ｃ＝４０のときに
電位差ｖ：ｌが最大になる。

然るに１通電用電極１１．１２には直流電源１３から電
圧Ｅｖが印加されるから、該各電極１１．１２には従来
技術における電極３，４と同様に分極効果と緩和効果と
が表われる。このため、アルコール濃度Ｃの高濃度領域
５例えば８０％以上の領域では、各通電用電極°１１゜
１２の電気伝導度が失われて小さくなる結果、第５図に
示すようにアルコール濃度Ｃに反比例的に減少する電極
１１．１２間の電圧Ｖｔが高濃度領域では立上る現象が
生じる。

かくして、一対の通電用電極１１．１２間における各ア
ルコール濃度毎の電位差Ｖ、、Ｖ、。

ｖ３は電極１１．１２近傍で分極効果の影響を強く受け
る結果、傾きの直線性が失われることになり、しかも、
分極効果はアルコール濃度Ｃが高濃度になるほど増加す
るため、第６図に示すようにアルコール濃度Ｃ＝１００
の場合の電位差Ｖ、がアルコール濃度Ｃ＝６０、Ｃ＝４
０の場合の各電位差Ｖ、、Ｖ３に対して逆転し、アルコ
ール濃度Ｃ＝６０の場合の電位差ｖ２か低濃度Ｃ＝４０
の電位差ｖ３に逆転して大きくなる。このため、検出用
電極１５．１６を通電用電極１１．１２間に単に配設し
た構成では、アルコール濃度Ｃを正確に検出できないと
いう不具合がある。

そこで、実施例では各アルコール濃度Ｃ毎の電位差Ｖｌ
　、Ｖｇ　−Ｖ：Ｉが通電用電極１１．１２間の全域で
分極効果の影テを受けるように、通電用電極１１．１２
間の距離りはＬ′に設定しである。これにより、アルコ
ール濃度ｅ＝ｉｏｏのときの電位差ｖＩがアルコール濃
度Ｃ＝６０のときの電位差ｖ２に対してＡ点で逆転し、
電位差ｖ２がアルコール濃度Ｃ＝４０のときの電位差ｖ
１に対してＢ点で逆転し、各電位差がＶＩ＞Ｖｔ　＞Ｖ
：ｌの関係になるようにしである。

また、上述の如く配設した一対の通電用電極１１．１２
間に介在するガソリンの電位差ｖ、。

Ｖ２．Ｖ、を検出する一対の検出用電極１５゜１６は前
述の如く通電用電極１１．１２間で各電位差Ｖ□、Ｖ２
．Ｖ、が逆転したＡ点及びＢ点よりも外側、即ち通電用
電極１１．１２寄りに位置するように、検出用電極１５
．１６間の距離文は又′に設定しである。

上記の６距＃Ｌ’　、ｌ’を具体的に示すと、各通電用
電極１１．１２の電極面積を１００■膳２、直流電源１
３の電圧Ｅｖ−１２Ｖとした場合５通電用電極１１．１
２間の距離Ｌ′はＬ’＝１５ｍｍ、検出用電極１５．１
６間の距Ｍ又′は見’＝１２ｍｍである。

かくして、実施例によれば一対の通電用電極１１．１２
間に介在するガソリンの電位差Ｖは、該通電用電極１１
．１２の分極効果に拘らず一対の検出用電極１５．１６
によって第８図に示すように、アルコール濃度Ｃに比例
した直線性のある値として検出することができるから、
アルコール濃度Ｃの高精度な検出が可能である。なお、
アルコール濃度Ｃに対する通電用電極１１．１２間の電
圧Ｖｔは第８図に示すとおりである。

なお、実施例において電圧検出装ｆｉ１７に増幅器を接
続し、電圧検出装２ｔ１７の検出電圧Ｅを該増幅器で増
幅して外部機器に出力するようにしてもよい、また、実
施例ではアルコール混合液体としてアルコール混合ガソ
リンを例示したが、本発明はこれ以外のアルコール含有
液体に適用しつるものである。

（発明の効果） 本発明は以上詳述した如くであって、一対の通電用電極
間に介在するアルコール混合液体の電位差を分極効果に
よってアルコール濃度の濃度差に反して全域で逆転させ
、逆転した電位差を検出用電極で電圧検出するように構
成したから、一部の電位差のみが分極効果を受けること
がなくアルコール濃度に比例した直線性のある電位差を
検出でき、高精度のアルコール濃度測定か可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第８図は本発明の実施例に係り、第１図は
アルコールセンサの回路図、第２図はアルコールセンサ
の構成説明図、第３図は理想状態におけるアルコール濃
度と出力電圧との関係を示す線区、第４図は理想状態に
おける通電用電極間のアルコール濃度毎の電位差を示す
説明図、第５図は分極効果による実際の出力電圧の変化
を示す線図、第６図は通電用電極間のアルコール濃度毎
の電位差が分極効果により逆転した状態を示す説明図、
第７図は通電用電極と逆転した電位差に対する検出用電
極の配設状態を示す説明図。 ５Ｓ８図はアルコール濃度と逆転した電位差との関係を
示す特性線図、第９図ないし第１３図は従来技術に係り
、第９図はアルコール濃度に対する空燃比の関係を示す
線図、第１θ図はアルコールセンサを燃料バイブに配設
した状態を示す配置図、第１１図はアルコールセンサの
回路図、第１２図はアルコール濃度と検、比抵抗との関
係を示す線図、第１３図はアルコール濃度と出力電圧と
の関係を示す線図である。 １１．１２−・・通電用電極、１５．１６・・・検出用
電極、Ａ、Ｂ−・・逆転位置。 特許出願人　　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　　広　　瀬　　和　　産量　　　　　
　　中　　　村　　　直　　　樹第１図 第２図 第３図 第５図 アルコールラ屡Ｊ￥Ｃ（”／、） 第４図 第６図 第７図 第８図 アルコール濃度Ｃ（Ｖ’／、） 第９図 第１０図　　　　　第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルコール混合液体中に離間して対向配設され、一定の
   電圧が印加されるようになった一対の通電用電極と、該
   一対の通電用電極間に位置して所定間隔離間して対向配
   設された一対の検出用電極とからなり、前記一対の通電
   用電極間の距離をアルコール濃度に応じた該通電用電極
   間の電位差が分極効果によってアルコール濃度の濃度差
   に対して全域で逆転した値になるように設定し、前記一
   対の検出用電極を該通電用電極間において電位差が逆転
   する位置の外側に配設するように構成してなる電位差式
   アルコールセンサ。