JPH03273151A

JPH03273151A - アルコール濃度検出装置

Info

Publication number: JPH03273151A
Application number: JP7384590A
Authority: JP
Inventors: Takenosuke Sano; 佐野　竹之助
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-12-04

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、アルコールを含有した燃料中のアルコール濃
度を検出する装置に関する。

（従来の技術）近年、ガソリンの代替燃料の１つとしてアルコールとガ
ソリンと混合させた燃料が考えられている。

そこで、このアルコールを含有した燃料が市場に導入さ
れ、ガソリンと共存し並行して使用された場合に、燃料
内のアルコール濃度を検出する必要が生じる。これは、
ガソリンとアルコールとでは空燃比が異なるためで、燃
料中のアルコール濃度に応じ適正な空燃比制御や点火時
期の制御を行う必要が生じるからである。

このアルコール濃度の検出手段としては、例えば、日産
自動車技報第２１号（昭和６０年１２月発行）の第１６
３頁〜第１６５頁に記載されているように、ガソリンと
アルコールの誘電率の違いに基く静電容量方式が知られ
ている。

この静電容量方式によれば、■検出部に可動部がなく信
頼性が高い。■機械的ヒステリシスがない。■検出部の
構造が簡単で堅牢である等の利点を有している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような静電容量方式は、静電容量を
直接計測するようにすると、アルコール濃度変化に対応
した微少な静電容量変化を検出するのが難しく、さらに
、自動車のように、寒帯から熱帯、高地から平地、多湿
帯から乾燥帯というようにあらゆる環境下を移動するも
のに設置した場合、その計測値の中には様々な外乱要因
による誤差が多く含まれ、この誤差を補正して正確な静
電容量を検出するのも困難であるという問題があつた０この問題を解決するために、本願出願人は、静電容量を
直接計測せずに、検出静電容量に対応した周波数の信号
を出力する発振回路を設けた装置を提案した（特願昭６
２−２３９２８５号明細書参照）。

ところで、アルコール含有燃料の誘電率は燃料温度に対
する依存性を有していて、温度に対して所定の係数に基
づいて変化する。

また、回路自身も温度に対する依存性を有していて、温
度変化に対して所定の係数に基づいて特性が変化する。

即ち、アルコール濃度によって、温度によるドリフト量
が変化すると同時に、この濃度を電気信号に変換する回
路もその温度の影響を受け、検出値が不安定となり、検
出精度の低下を招くという問題があった。

本発明は、この問題に着目したもので、燃料中のアルコ
ール濃度を、温度影響を受けることなく高い精度で検出
できるアルコール濃度検出装置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）上述の目的を達成するために、本発明のアルコール濃度
検出装置では、アルコール含有燃料中に浸漬された一対
の電極を有し、この電極間の静電容量を検出するセンサ
部と、該センサ部で検出される静電容量に応じた周波数
で発振する発振回路と、を備え、前記発振回路の発振周
波数に基づきアルコール濃度を検出するようにしたアル
コール濃度検出装置において、前記燃料の温度を検出す
る温度検出手段を設け、前記発振回路からの信号に、燃
料の温度に対する誘電率変化係数に基づき、温度検出手
段で検出する燃料温度に対応して発振周波数に補正を加
える補正回路を設けた。

また、上記手段に加え、前記発振回路が設けられた雰囲
気温度を検出する第２の温度検出手段を設け、前記補正
回路を、発振回路の温度に対する電気信号変化係数に基
づき、第２の温度検出手段で検出する雰囲気温度に対応
して発振周波数に補正を加える回路としてもよい。

（作　用）本発明のアルコール濃度検出装置では、発振回路では、
燃料の静電容量に応じた周波数で発振が成され、この発
振周波数に基づきアルコール含有燃料中のアルコール濃
度が検出される。

ところで、燃料は、自然環境やエンジンの熱等の影響に
より温度が変化し、この温度変化により燃料の誘電率も
変化する。

従って、本発明装置では、温度検出手段により燃料の温
度を検出し、補正回路により、燃料温度に応じて発振周
波数に補正を加える。

また、このように、燃料の静電容量に基づき発振処理を
行う回路も、温度により特性が変化するもので、即ち、
自然環境やエンジンの熱等の影響を受けて特性が変化す
る。

従って、請求項２記載の装置では、第２の温度センサに
より回路の雰囲気温度を検出し、この雰囲気温度に基づ
き発振周波数に補正を加える。

以上のように、本発明では、補正回路により燃料温度や
雰囲気温度に応じて発振周波数に補正を加える構成とし
たため、検出精度の向上を図ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたって、自動車に設けられ
たアルコール濃度検出装置を例にとる。

まず、実施例の構成を説明する。

本発明実施例のアルコール濃度検出装置は、第１図の回
路図に示すように、アルコール濃度センサ（センサ部）
１０、第１発振回路２０、第２発振回路３０、Ｆ／Ｖ変
換回路４０、温度補正回路５０、増幅回路６０を主要な
構成としている。

前記アルコール濃度センサ１０は、コンデンサ構造を作
動原理としたもので、アルコール含有燃料中のアルコー
ル濃度を静電容量の変化として検出する。

尚、このアルコール濃度センサ１０は、図外の燃料タン
クからエンジンへ燃料を送る燃料パイプの途中に設けら
れている。

前記第１発振回路２０は、アルコール濃度センサ１０の
静電容量の変化に対応して、例えば、１〜５　Ｍｔ−１
ｚの範囲内の周波数の発振を行なうもので、この第１発
振回路２０は、発振用集積回路ＩＣ２１により所定の時
定数でコンデンサＣ２を充電し、このコンデンサＣ２の
両端にある電圧が成るスレッシュホールド電圧に達する
と放電し、第２図（１）に示すような波形の変動周波数
信号１１を出力する。

尚、この第２図（１）において実線はアルコール濃度ゼ
ロ時、破線はアルコール混入時を示す。

第２発振回路３０は、アルコール含有量がＯであるとき
の変動周波数信号１１と同じ周波数の発振を行うもので
、この第２発振回路３０は、発振用集積回路ＩＣ３１に
より所定の時定数でコンデンサＣ＋を充電し、このコン
デンサＣ７の両端にある電圧が成るスレッシュホールド
電圧に達すると放電し、第２図（２）に示す波形の変動
周波数信号１２を出力する。

尚、この第２発振回路３０には、遅延回路３２が設けら
れている。この遅延回路３２は、ＩＣ３１が、端子に同
時に電圧が印加されると安定した発振が得られなくなっ
てしまう場合がある構造であるため、その解決手段とし
て設けられている。

前記Ｆ／Ｖ変換回路４０は、前記変動周波数信号１１と
基準周波数信号ｉ２とを入力して両信号ｉｔ、ｉ２が持
っている周波数情報である周波数ｆ、、ｆ２を比較し、
その周波数差ｆ。に対応したアルコール濃度を示すアル
コール濃度信号ｉ４を出力するもので、このＦ／Ｖ変換
回路４０は、第１図に示すように抵抗Ｒ７，Ｒ１１及び
コンデンサＣ７により構成されている。

即ち、Ｆ／Ｖ変換回路４０では、画周波数信号１１、ｉ
２の波形をそれぞれ第２図（３）（４）に示すように周
波数り、ｆ２に対応する波形処理を行った後に、周波数
の差ｆｎが信号ｉ４として取り出される。

前記温度補正回路５０は、信号ｉ４を温度に応じて補正
する回路であって、前記アルコール濃度センサ１０の近
傍位置の燃料パイプ中に設けられたサーミスタ（温度検
出手段）Ｔｈ＋と、各回路２０．３０，４０，５０．６
０が配設された位置の雰囲気温度を検出すべくこれらの
回路が設けられた図外の回路基板に設置されたサーミス
タ（第２の温度検出手段）　Ｔｈ２とを有している。

即ち、燃料の誘電率は、温度変化と共に所定の係数で変
化し、また、各回路を伝達される電気信号も温度変化と
共に所定の係数で変化する。

従って、温度補正回路５０は、サーミスタＴｈ、。

Ｔｈ２及び抵抗口。〜Ｒ１３により、前記誘電率及び回
路における温度に対する変化係数とは逆の温度特性係数
を与える構成となっている。

ちなみに、両サーミスタＴｈ、　、　Ｔｈ２で検知され
た温度は、抵抗値に変換され、ＩＣ３の入出力電圧特性
は以下の式で表される。

尚、上式において、ＶＯＬＩＴ　＊　ｖＩＮは、ＩＣ３
の出力電圧及び入力電圧、■、は点Ａの電圧である。

こうして補正を加えられた信号ｉ４は、増幅回路６０で
増幅され、アルコール濃度を示すアルコール濃度信号ｉ
３として出力される。

このアルコール濃度信号ｉ３は、図外の制御装置に出力
され、その制御装置において、エンジンの空燃費や点火
時期等の補正が成されたり、アルコール濃度の表示が成
されたりする。

以上のように、本実施例では、温度補正回路５・Ｏによ
り、温度変化による燃料の誘電率変化及び回路の特性変
化を補正する構成したため、このような変化による影響
を抑えて、検出精度を向上させることができる。

また、実施例では発振周波数をＩ　ＭＨｚ〜５　ＭＨｚ
の範囲としているため、検出精度を高く保つことができ
る。

即ち、第３図は、本実施例装置の周波数に対するインピ
ーダンスの変動率を示すグラフであって、この図に示す
ように、変動率は発振周波数に依存していて、１　）Ｊ
Ｈｚよりも低い周波数では変動率が大きくなっているが
、本実施例では、変動率が小さな範囲に周波数を設定し
ているため、これによっても高い検出精度が得られる。

また、発振周波数をこれよりも高くすると、発振回路の
構成が複雑になるが、本実施例の周波数範囲では、簡単
な構成とすることができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、特許
請求の範囲を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、実施例では、本発明のアルコール濃度検出装置
を、自動車に適用した例を示したが、その他の車両や船
舶及びその他の産業機器等に適用することができる。

また、実施例では、アルコール濃度に対応して発振する
第１発振回路２０と並列に基準周波数の発振を行う第２
発振回路３を設け、これにより温度ドリフトが生じ難く
したが、第２発振回路は必須ではなく、第１発振回路の
みの構成としてもアルコール濃度検出はできる。

（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検出装置
にあっては、燃料の温度を検出する温度検出手段もしく
はそれに加えて回路の雰囲気温度を検出する第２の温度
検出手段を設けて、この検出温度に基づき、補正回路に
より発振周波数に補正を加える構成としたため、温度変
化による燃料の誘電率の変化の影響や回路の特性変化の
影響を低減して、信頼性を向上することができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のアルコール濃度検出装置を示す
回路図、第２図は実施例装置の信号の波形を示すタイム
チャート第３図は実施例装置のインピーダンスの周波数
−変動率特性を示すグラフである。２０・・・第１発振回路５０・・・温度補正回路

Claims

【特許請求の範囲】１）アルコール含有燃料中に浸漬された一対の電極を有
し、この電極間の静電容量を検出するセンサ部と、該センサ部で検出される静電容量に応じた周波数で発振
する発振回路と、を備え、前記発振回路の発振周波数に基づきアルコール
濃度を検出するようにしたアルコール濃度検出装置にお
いて、前記燃料の温度を検出する温度検出手段を設け、前記発振回路からの信号に、燃料の温度に対する誘電率
変化係数に基づき、温度検出手段で検出する燃料温度に
対応して発振周波数に補正を加える補正回路を設けたこ
とを特徴とするアルコール濃度検出装置。２）前記発振回路が設けられた雰囲気温度を検出する第
２の温度検出手段を設け、前記補正回路を、発振回路の温度に対する電気信号変化
係数に基づき、第２の温度検出手段で検出する雰囲気温
度に対応して発振周波数に補正を加える回路としたこと
を特徴とする請求項１記載のアルコール濃度検出装置。