JPH03215734A - アルコール濃度センサ - 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濃度センサに関し、特に、メタノー
ルやエタノール等のアルコールと他の燃料、例えばガソ
リンと混合した混合燃料を使用する機関を搭載する車両
において、混合燃料中のアルコール濃度を検出するアル
コール濃度センサに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車用内燃機関は、燃料としてガソリンを使用
する火花式機関と、軽油を使用する圧縮着火式機関に大
別されるが、近年、火花式機関においてガソリンの代替
燃料として例えばガソリンにアルコールを混入した混合
燃料を使用することが試みられている。

ところで、混合燃料を使用する内燃機関ではその燃料の
組成によって出力、排気有害成分の発生量が左右される
ことが知られており、また、燃料組成によって点火時期
を制御しなければならないことも知られている．そこで
、単にアルコールを混合した燃料を内燃機関に供給する
だけでは内燃機関を最適に制御することはできず、混合
燃料中のアルコール濃度に応じて燃料供給量を制御しな
ければならない。従って、混合燃料中のアルコール濃度
を正確に検出する小型で高精度のアルコール濃度センサ
が要望されている。

この様な要望に対して、アルコールと他の燃料とを混合
した燃料中のアルコール濃度を、アルコール混合燃料の
流路の途中に静電容量検出手段を設け、アルコール混合
燃料がこの静電容量検出手段を通過する時の静電容量の
変化を測定して、混合燃料中のアルコール濃度を検出す
るアルコールセンサ（特開昭５６−９８５４０号公報）
や、静電容量検出手段をアルコールを含む混合燃料の流
路のほぼ中央で支持するようにして検出精度を向上させ
たアルコールセンサ（特開昭５６−１０４２４３号公報
）等が提案されている。

このようなアルコールセンサは一般に、第８図に示すよ
うにセンサＳと抵抗Ｒの直列回路に発振器（交流電源）
ＯＳＣが接続された形で使用され、抵抗Ｒの両端電圧を
測定することによってアルコールの濃度が検出されるよ
うになっている。この構成では、例えば、アルコール濃
度が増加すると、混合燃料の静電容量が増加し、センサ
Ｓのインピーダンスが低下して抵抗Ｒの電圧が増加する
。この抵抗Ｒの電圧の変化が直流変換器Ｃで変換され、
増幅器Ａで増幅されて回路出力となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来のアルコール濃度検出装１は、アルコー
ル濃度を検出するセンサＳのみが燃料パイプの中に配置
されているので燃料温度にほぼ等しくなるのに対して、
センサＳに接続する検出用回路部は燃料パイプの外部に
配置されているので燃料温度とは等しくなく、センサＳ
と検出用回路部との間に温度差があった。このため、第
７図に示すように、混合燃料の温度が同じであっても、
検出用回路部の温度が異なるとアルコールの検出濃度も
異なり、正確なアルコール濃度を検出することができな
いという問題点があった。これは、検出用回路部の直流
変換器Ｃや増幅部Ａに含まれる演算増幅部の温度依存性
が大きいからである。

本発明は前記従来のアルコール濃度検出装置の有する問
題点を解消し、混合燃料に温度変化があっても静電容量
検出手段と検出用回路部とがほぼ同じ温度になるように
して、混合燃料の温度とセンサ出力特性のばらつきを小
さくし、より正確なアルコール濃度を検出することがで
きるアルコール濃度センサを提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明は、アルコールを含む混合燃
料を使用する機関の燃料通路に設けられて、燃料中のア
ルコール濃度を検出するアルコール濃度センサであって
、燃料人口と出口との間の内壁に第１の電極が設けられ
た外側ケースと、この外側ケースに収容され、外壁に第
２の電極が前記第１の電極に対向状態で設けられた中空
の内側ケースと、この内側ケースの中空部に収容され、
前記第１と第２の電極間の静電容量によりアルコール濃
度を検出する濃度検出用回路とを備えていることを特徴
としている． 〔作用〕 本発明のアルコール濃度センサによれば、アルコールを
含む混合燃料が、その波路の途中に設けられたアルコー
ル濃度センサの外側ケースと内側ケースとの間を通る際
に、外側ケースの内壁と内側ケースの外壁に設けられた
静電容量検出用の電極間と熱交換を行うと共に、内側ケ
ースの内部に設けられた濃度検出用回路とも同じように
熱交換を行う．この結果、混合燃料の温度変化に伴って
静電容量検出用の電極と濃度検出用回路とが同じ温度に
変化するので、両者の温度差による濃度検出誤差が生じ
ない。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
． 第１図は本発明のアルコール濃度センサの、アルコール
とガソリンの混合燃料を使用する内燃機関への取付位置
の一例を示すものである。燃焼に必要な混合燃料を内燃
機関１に供給するため、燃料タンク２から燃料ポンプ３
によりアルコールとガソリンの混合燃料４が吸い上げら
れ、フィルタ５で濾過された後、燃料パイプ６を介して
各インジェクタフに送られる．この圧送される燃料はプ
レッシャレギュレータ８で調圧され、余剰燃料はリター
ンパイプ９を介して燃料タンク２に回収され、これによ
り、インジェクタフには常に所定圧力の燃料が供給され
るようになっている。そして、アルコール濃度、即ち、
燃料ライン中のアルコールの割合を検出するための本発
明のアルコール濃度センサ１０は、リターンパイブ９の
所定部位に設けられている。なお、このアルコール濃度
センサ１０の出力は図示しない制御コンピュータに入力
され、検出されたアルコールの濃度に応じて機関の制御
が行われる． 第２図及び第３図は第１図に示したアルコール濃度セン
サ１０の具体的な一実施例の構成を示す側面図および断
面図である。この実施例のアルコール濃度センサ１０は
、一方が開口する中空の直方体状の箱部１ｌｂと開口部
の周縁部に設けられたフランジ部１１ａとからなる外側
ケース１１と、この外側ケース１１よりひとまわり小さ
い中空の直方体状の箱部１２ｂと開口部の周縁部に設け
られたフランジ部１２ａとからなる内側ケース１２を備
えている。ここで、フランジｌｌａとフランジ１２ａの
外径寸法は等しく形成されており、フランジ１２ａの上
にフランジｌｌａを重ねるように外側ケース１１は内側
ケース１２の上に被せられ、重ねられたフランジ部１１
ａ，１２ａの間に耐薬品性の高いパッキング１３が挟ま
れてボルト・ナット１４で結合されている。この結果、
外側ケース１１の内壁と内側ケース１２の外壁との間に
混合燃料の通路２０が形成される．そして、リターンパ
イプ９は外側ケース１１の対向する壁面に接続されてい
る． アルコール濃度検出用の一方の電極１５は外側ケース１
１の内壁に接着剤等で固定されており、他方の電極１６
は内側ケース１２の外壁に接着剤で固定されている。ま
た、内側ケース１２の内側の中空部には、アルコール濃
度を検出するための回路１７、および混合燃料の温度に
応じて回路１７の定数を補正するサーミスタ１８が収容
され、アルミナフィラ等の入った熱伝導性の良いボッテ
ィング剤１９でポッティングされている。なお、前述の
電極１５．　１６はその背面からりードｗＡ２１，　２
２を用いて引き出され、このリード線２１．　２２は回
路１７に接続されている。

更に、回路１７は内側ケースｌ２の内部に縦に収容され
ていて、混合燃料との接触面積が大きくなっている。２
３はセンサ出力の引き出し線、２４はバッテリ　（図示
せず）に接続する電源線である．以上のように構成され
たアルコール濃度センサ１０では、燃料タンク２に帰る
混合燃料がリターンパイブ９から外側ケース１１と内側
ケース１２の間に設けられた通路２０に流入し、再びリ
ターンバイプ９に流出する．このとき、通路２０に満た
された混合燃料のアルコール濃度により電極１５．　１
６間の静電容量が変化すると共に、混合燃料の温度に応
じて内側ケース１２の箱部１２ｂに収容された回路１７
が加熱または冷却される。この結果、通路２０を流れる
混合燃料の温度と回路１７の温度はほぼ同一になる。ま
た、この実施例では電極１５．　１６が垂直方向に配置
されているので、混合燃料に含まれる気泡は通路２０の
上側に上がり、電極１５．　１６から離れやすくなるの
で、電極１５．　１６間に気泡が付着せず、より正確に
インピーダンスを測定することができる。

第４図は以上のように構成されたアルコール濃度センサ
１０による、混合燃料温度とセンサ出力特性の変化を示
すものである。この図から分かるように、回路１７によ
る温度依存性のばらつきがなくなる。

また、この実施例のアルコール濃度センサ１０では、サ
ーミスタ１８を含む回路１７が内側ケース１２内に収容
されているので、アルコール濃度検出装置の小型化が図
れると共に、混合燃料の温度検出用にわざわざサーミス
タを混合燃料の通路中に突出させなくても良い。更に、
リード線２１．　２２の取り出し穴が流路内に面してい
ないので、ハーメチックシール等をしなくて済み、密閉
性、耐振性に優れる． 第５図及び第６図は第１図に示したアルコール濃度セン
サＩＯの他の実施例の構成を示す側断面図および正断面
図である．この実施例のアルコール濃度センサ１０は、
中空の円筒状の外側ケース３１とこの外側ケース３１よ
りひとまわり小さい中空の円筒状の内側ケース３２を備
えている。そして、外側ケース３ｌは内側ケース３２に
同心円状に被せられ、要部が密封されて外側ケース３１
の内壁と内側ケース３２の外壁との間に混合燃料の通路
４０が形成されている．なお、この実施例ではリターン
パイプ９は外側ケース３ｌの一方の側面と、反対側の端
面に接続されている。

アルコール濃度検出用の一方の電極３５は外側ケース３
１の内周面に接着剤等で固定されており、他方の電極３
６はこの電極３５に対向するように内側ケース３２の外
周面に接着剤で固定されている。また内側ケース３２の
内側の中空部には、アルコール濃度を検出するための検
出部３４があり、回路および混合燃料の温度に応じて回
路の定数を補正するサーミスタが混合燃料との接触面積
が大きくなるように収容され、アルミナフィラ等の入っ
た熱伝導性の良いボッティング剤でポッティングされて
いるが、これらの構成は第２図および第３図と同様であ
るのでここでは図示されていない。なお、前述の電極３
５．　３６がその青面からリード線３７．　３８を用い
て引き出され、このリード線３７．　３８が検出部３４
に接続されていることも前述の実施例と同様である。３
３はセンサ出力の引き出し線である。

以上のように構成されたアルコール濃度センサ１０にお
いても、燃料タンク２に帰る混合燃料がリターンバイプ
９から外側ケース３１と内側ケース３２の間に設けられ
た通路４０に流入し、再びリターンパイプ９に流出する
までの間に電極１５．　１６および検出部３４と熱交換
を行うので、通路４０を流れる混合燃料の温度と検出部
３４の温度はほぼ同一になり、温度依存性のばらつきが
なく、正確にアルコール濃度を検出することができる。

なお、本発明のアルコール濃度センサの設置位置、およ
び構成は前述の実施例に限定されるものではなく、混合
燃料の通路の途中にアルコール濃度センサとその検出回
路が一体化されて配置されていれば良いものである， 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明のアルコール濃度センサに
よれば、混合燃料に温度変化があっても混合燃料の温度
とセンサ出力特性のばらつきが小さくなり、より正確な
アルコール濃度を検出することができるという効果があ
る．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアルコール濃度センサのアルコールと
ガソリンの混合燃料を使用する内燃機関への取付位置の
一例を示す配置図、 第２図及び第３図は第１図に示したアルコール濃度セン
サの具体的な一実施例の構成を示す側面図および断面図
、 第４図は第２図及び第３図のように構成されたアルコー
ル濃度センサによる、混合燃料温度とセンサ出力特性の
変化を示す線図、 第５図および第６図は第１図に示したアルコール濃度セ
ンサの他の実施例の構成を示す側断面図および正断面図
、 第７図は従来のアルコール濃度検出装置による混合燃料
温度とセンサ出力特性を示す線図、第８図は従来のアル
コール濃度検出装置の回路構成を示す回路構成図である
。 １・・・内燃機関、２・・・燃料タンク、３・・・燃料
ポンプ、４・・・混合燃料、５・・・フィルタ、６・・
・燃料パイプ、７・・・インジェクタ、８・・・プレッ
シャレギュレー夕、９・・・リターンパイプ、１０・・
・　アルコール濃度センサ、ｌ１・・・外側ケース、１
２・・・内側ケース、１４・・・パッキング、１４・・
・ボルト・ナット、１５．　１６・・・電極、１７・・
・回路回路、１８・・・サーミスタ、１９・・・ボッテ
ィング剤、２０・・・混合燃料の通路。 第 １ 図 １０ 第 ２ 図 第 ３ 図 温度 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図 混合燃料温度 第 ７ 図 第 ８ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アルコールを含む混合燃料を使用する機関の燃料通路に
   設けられて、燃料中のアルコール濃度を検出するアルコ
   ール濃度センサであって、 燃料入口と出口との間の内壁に第１の電極が設けられた
   外側ケースと、 この外側ケース内に収容され、外壁に第２の電極が前記
   第１の電極に対向状態で設けられた中空の内側ケースと
   、 この内側ケースの中空部に収容され、前記第１と第２の
   電極間の静電容量によりアルコール濃度を検出する濃度
   検出用回路と、 を備えることを特徴とするアルコール濃度センサ。