JPH04155252A - ガソリン性状判別装置 - 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、自動車用エンジン等に使用されるガソリンの
重、中、軽質番の性状を判別するのに用いて好適なガソ
リン性状判別装置に関する。

［従来の技術Ｊ 一般に、自動車用エンジンの燃料として使用されている
純正ガソリンには、ヘプタン、ペンタン等の炭火水素を
主成分とする軽質ガソリンと、ベンゼン等の炭火水素を
主成分とする重質ガソリンと、該重質ガソリンと軽質ガ
ソリンとの中間に位置する中質ガソリンとがある。軽質
ガソリンは気化しやすい性質を有しており、一方、重質
ガソリンは気化しにくい性質を有している。

そして、自動車用エンジンに用いられるガソリンエンジ
ンは、通常軽質ガソリンにマツチングして点火時期等が
設定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述したようにガソリンエンジンは、軽質ガ
ソリンにマツチングさせてエンジンの点火時期等を制御
するようにしている。しかし、叢近では重質ガソリンの
使用が一般化してきていること、大気汚染法の施行等の
理由により、ガソリンの重質化が進んでいる。

然るに、軽質ガソリンにマツチングさせてエンジンの点
火時期等を制御するように設定されたガソリンエンジン
に、重質ガソリンを燃料として使用した場合には、軽質
ガソリンに比較して着火時期が遅れる結果、全体として
リーン化傾向となり、低温時の始動性、運転性の悪化を
招（という問題点がある。また、走行状態においても、
重質ガソリン使用時には、息づき現象等の運転性能の悪
化を起こすばかりでな（、不完全燃焼によって排気ガス
中の有害成分が増大する等の問題点がある。

一方、前述とは逆に、重質ガソリンにマツチングさせて
点火時期等を制御するように設定されたガソリン車に、
軽質ガソリンを使用した場合には、全体としてオーバリ
ッチ傾向となり、点火プラグに「くすぶり」が発生する
という問題点がある。

このような問題点を解決するために、本出願人は先に実
願平２−４９７２４号として、ガソリン中に配設され、
当該ガソリンの性状に応じて定まる誘電率から電極間の
静電容量を検出する静電容量検出手段と、該静電容量検
出手段によって検出した静電容量に基づいた周波数を発
振する発振手段と、該発振手段による発振周波数を電圧
に変換する周波数−電圧変換手段と、該周波数−電圧変
換手段から出力された電圧信弯を所定電圧値と比較し、
軽質ガソリンか重質ガソリンかを判定する性状判定手段
とから構成してなるガソリン性状（重軽質）判別装置を
提案した（以下、これを先行技術という）。

そして、このような構成により、軽質ガソリンと重質ガ
ソリンとでは重質ガソリンの方が誘電率が大であるから
、静電容量検出手段で固有の誘電率によって電極間に形
成される静電容量を検出し、発振手段で検出静電容量に
基づいた周波数を発生し、周波数−電圧変換手段で発振
周波数を電圧変換し、性状判定手段でこの電圧信号を所
定の比較電圧値と比較し、ガソリンの重軽質を判定する
ことができる。

ところで、市販されている純正ガソリンには、翫 添加剤としてメタノール、エタノール、ＭＴＢＥ（メチ
ルターシャルブチルエーテル）等のアルコール分が混入
されていることがある。このように純正ガソリンにアル
コール分が混入させると、当該アルコール分によって誘
電率が高くなるから、第８図に示すように添加剤の混入
割合に応じて出力電圧が高（なる。

然るに、先行技術のガソリン性状判別装置では、出力電
圧を所定の比較電圧値で比較するだけであるから、例え
ば、第８図に示す如く、重質ガソリンの性状状態に対す
る周波数−電圧変換手段から出力されるセンサ出力電圧
ＶがＶｏのときには、純正重質ガソリンのみの場合、中
質ガソリンに添加剤を５％添加した場合、軽質ガソリン
に添加剤を１０％添加した場合の３種類の状態を検出す
ることがあり、実際にガソリン性状が重質ガソリンの場
合であったとしても、添加剤の混入割合に応じて中、軽
質ガソリンと判別してしまい、正確な純正重質ガソリン
の性状状態を検出することができないという未解決な問
題点がある。

本発明は前述した先行技術による未解決な問題点に鑑み
なされたもので、ガソリン中に添加剤（アルコール分）
が含まれている場合にも、純正重質ガソリンとしての性
状と、軽、中質ガソリン（重質ガソリンに添加剤が混入
されたことによって中、軽質化した場合を含む）として
のガソリン付状を正確に判定し、適正なエンジン制御を
行ないうるようにしたガソリン性状判別装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明が採用する構成は、
ガソリンの軽質、中質９重質ガソリンからなる性状に応
じて出力電圧が変化する静電容量式のガソリン性状検出
センサと、前記ガソリンの温度を検出する感温センサと
、前記ガソリン性状検出センサからの出力電圧と、感温
センサによる検出温度との関係から軽、中質ガソリンか
重質ガソリンかを判定する第１の判定手段と、該第１の
判定手段により重質ガソリンであると判定された場合に
は、前記各センサからの出力信号に基づき温度勾配を演
算し、この温度勾配により軽、中質ガソリンか純正重質
ガソリンかを判定する第２の判定手段とからからなる。

〔作用〕

上記構成により、第１の判定手段で重質ガソリンと判定
された場合でも、添加剤の影響により中、軽質ガソリン
の場合でも重質ガソリンと判定する場合がある。このた
め、第２の判定手段によって、出力電圧の温度勾配を演
算して、この温度勾配により軽、中質ガソリンか純正の
重質ガソリンかを確実に判定することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第７図に基づいて
説明する。

まず、第１図において、１は例えば４気筒のエンジンを
示しく１気筒のみ図示）、該エンジン１はシリンダＩＡ
と、該シリンダヘッドに搭載されたシリンダヘッドＩＢ
と、シリンダＩＡ内を往復動するピストンＩＣとから大
略構成されている。

２は各シリンダＩＡの上側に位置してシリンダヘッドＩ
Ｂに設けられた点火プラグ（１個のみ図示）を示し、該
点火プラグ２は後述のコントロールユニット２１から点
火信号が出力されたときに、シリンダＩＡ内の混合気を
燃焼（爆発）させるようになっている。

３は基端側か分岐管となってシリンダ１のシリンダヘッ
ドＩＢの吸気側に設けられたインティクマニホールドを
示し、該インティクマニホールド３の先端側には吸気フ
ィルタ４が設けられ、途中には吸気空気量を計測するエ
アフロメータ５、スロットルバルブスイッチ６が付設さ
れたスロットルバルブ７等が設けられ、さらにシリンダ
ヘッドＩＢの近傍に位置して噴射弁８が設けられ、該噴
射弁８はコントロールユニット２１からの噴射信号によ
ってエンジン１内にガソリンを噴射するものである。

９は内部にガソリンＧを貯える燃料タンクで、該燃料タ
ンク９内にはインタンク型燃料ポンプ１０が設けられて
いる。１１は燃料配管で、該燃料配管１１の一端は燃料
フィルタ１２を介して燃料ポンプ１０の吐出側と接続さ
れ、その他端は噴射弁８、圧力レギュレータ１３の流入
側と接続され、該圧力レギュレータ１３の流出側はリタ
ーン配管１４を介して燃料タンク９と接続されている。

１５は例えば燃料配管１１の途中に設けられたガソリン
性状検出センサを示し、該ガソリン性状検出センサ１５
は燃料配管ｌｌ内を流れるガソリンＧの性状状態による
誘電率の変化を電圧として検出するものである。

ここで、前記ガソリン性状検出センサ１５は、第２図に
示す如く、燃料配管１１内に設けられた一対の平行平板
形または同軸同筒形の電極からなり、平行平板形電極の
場合、静電容量Ｃを、Ｃ＝ε、Ｓ、／ａ、　　　・・・
・・・（１）ただし、ε、：ガソリンの誘電率 Ｓ、：電極面積 ｄｌ　：電極間距離 として検出する静電容量検出器１６と、該静電容量検出
器１６による検出静電容量Ｃに基づいて、発振周波数ｆ
を、 ｆ＝１／２π　Ｌ　Ｃ＋　。　　・・・（２）ただし、
Ｌ　：インダクタンス Ｃｏ二回路の容量 として発振するＬＣ型の発振回路１７と、該発振回路１
７からの発振周波数ｆを、検出電圧■として変換する周
波数−電圧変換回路１８（以下、ｒｆ／Ｖ変換回路１８
」という）と、該ｆ／Ｖ変換回路１８からの検出電圧■
を反転増幅し、出力電圧■として出力する反転増幅回路
１９とから大略構成され、前記各回路１７，１８．１９
は電子部品によって、それぞれ構成されている。

ここで、ガソリンＧは産地によって炭火水素の主成分が
異なっており、当該炭火水素の誘電率ε（比誘電率ε。

）は、下記表のようになっている。

第１表　ガソリン性状比較 このため、静電容量検出器１６による電極間静電容量Ｃ
は、純正ガソリン性状に比例して第３図のような特性と
なり、発振回路１７を経てｆ／Ｖ変換回路１８による検
出電圧Ｅは第４図のような特性となり、これを反転増幅
回路１９で反転増幅することにより、第５図に示すよう
な出力電圧■をもった特性となる。かくして、ガソリン
性状検出装置１５からは、純正リンの重軽質性状に対応
して第５図に示す特性の出力電圧■を得ることができる
。

次に、２０は前記ガソリン性状検出センサ１５の近傍に
設けられた感温センサとしての温度センサを示し、該温
度センサ２０は燃料配管１１内を流れるガソリンＧの燃
料温度を検出信号として後述のコントロールユニット２
１に出力するようになっている。

２１は本実施例に用いるコントロールユニットで、該コ
ントロールユニット２１は例えばマイクロコンピュータ
等によって構成され、該コントロールユニット２１はＲ
ＡＭ、ＲＯＭ等からなる記憶回路２２を含んで構成され
ると共に第７図に示す性状判定処理プログラム、燃料噴
射量演算プログラム、点火時期制御プログラム（いずれ
も図示せず）等が内蔵されている。さらに、記憶回路２
２には第６図に示す性状検出センサ１５の温度特性マツ
プ２３および純正重質ガソリンの判定温度勾配（ＺＯが
格納されている。

ここで、第６図に示す温度特性マツプ２３は、重質、中
質、軽質ガソリンのガソリンＧの温度ｔ（以下、燃温ｔ
という）に対する前記性状検出センサ１５からの出力電
圧Ｖの特性を示したもので、本実施例では重質ガソリン
の判定領域Ａを設定したものである。また、所定の温度
勾配ａ０は純正重質ガソリンの温度勾配を示したもので
ある。

そして、コントロールユニット２１の入力側には前記エ
アフロメータ５．スロットルバルブ７゜エンジン１の回
転数を検出するクランク角センサ２４、ガソリン性状検
出センサ１５．温度センサ２０、エンジンスイッチ２５
等の他、水温センサ、酸素センサ等の各種センサが接続
され、出力側には点火プラグ２゜噴射弁８等が接続され
ている。

本実施例はこのように構成されるが次にその作用につい
て第７図のガソリン性状判定処理を参照しつつ述べる。

まず、ステップｌでエンジンスイッチ２５の状態を読込
み、ステップ２ではエンジンスイッチがＯＮか否かを判
定し、ｒＹＥＳＪの場合にはステップ５に移り、「ＮＯ
」の場合にはステップ３に移り、ステップ３ではカウン
タｉをリセット（ｉ　＝０）として、ステップ４で終了
する。

前記ステップ２でｒＹＥｓＪと判定し、ステップ５に移
った場合には、このステップ５ではエンジン１が起動し
ているから、温度センサ２０から燃温ｔ１を読込み、ス
テップ６ではガソリン性状検出センサ１５から出力電圧
Ｖｌを読込み、次のステップ７記憶回路２２内の温度特
性マツプ２３より重質領域Ａを読出す。

さて、次のステップ８では広い判定を行うべく、読込ん
だ燃温ｔ１と出力電圧Ｖ、とから得られる点が、温度特
性マツプ２３の重質領域Ａ内にあるか否かを判定しする
。このステップ８でｒＹＥｓＪと判定した場合には、こ
の点が重質領域Ａ内にあるからステップ１０に移り、ｒ
ＮＯＪと判定した場合には、この点が重質領域Ａ外にあ
るからステップ９に移る。そして、このステップ９では
ガソリンＧを中、軽質ガソリンと判定して記憶回路２２
に記憶し、ステップ１５へ移る。このステップ１５では
燃温ｔ１をｔ　Ｉ−１に置換えて記憶し、ステップ１６
では圧力電圧ｖ１をｖ、−１に置換えて記憶する。さら
に、ステップ１７ではカウンタｉを「ｌ」づつ歩進させ
る。そして、ステップ１８でリターンさせる。

一方、前述のステップ８でｒＹＥＳＪと判定した場合に
は、ステップ１０でカウンタｉが「０」か否かを判定し
、ｒＹＥＳＪと判定した場合には、第１回目のプログラ
ムサイクルであるから、ステップ１５に移り、前述した
と同様にしてステップ１８からリターンし、「ＮＯ」と
判定した場合には、ステップ１１に移るようになってい
る。

さて、ステップ１０でｒＮＯＪと判定した場合には、第
２回目のプログラムサイクルとなっているから、ステッ
プ１１による温度勾配αの演算を行う。即ち、前述した
ステップ８では読込んだ燃温ｔＩと出力電圧■１とから
得られる点が重質領域Ａ内に存在していると判定したが
、この広い判定においては重質ガソリンの中にも添加剤
（アルコール分）を含んだ中、軽質ガソリンが存在して
いる。

このため、ステップ１１では今回読込んだ燃温Ｔ、と出
力電圧■１、ステップ１６．１７で記憶された前回プロ
グラムサイクルでの燃温Ｔ　＋−＋と出力電圧Ｖ□−１
との基づき、料温度勾配αを、として演算する。そして
、次のステップ１２ではステップ１１で演算した温度勾
配αが記憶回路２２内に格納した純正重質ガソリンの判
定温度勾配（ｌｏよりも大きいか否かを判定する。即ち
、ステップ１２で「ＮＯ」と判定した場合には、温度勾
配αが純正重質ガソリンの判定温度勾配α。よりも小さ
いから、ガソリンＧが中、軽質ガソリンであると判定し
、ステップ１３に移って記憶回路２２にこれを記憶し、
ステップ１５に移る。−方、ステップ１２でｒＹＥｓＪ
と判定した場合には、温度勾配αが純正重質ガソリンの
判定温度勾配α。よりも大きいから、ガソリンＧが純正
重質ガソリンと判定でき、ステップ１４に移ってこれを
記憶回路２２に記憶し、ステップ１５に移る。

これによりコントロールユニット２１では、記憶回路２
２に記憶されたガソリンＧの性状状態によって、記憶回
路２２内に内蔵された燃料噴射量演算処理および点火時
期制御処理を純正重質ガソリンと中、軽質ガソリンとに
分けて処理するようになっている。

このように、本実施例によれば、ガソリンＧはその性状
の相違に応じて誘電率が異なることによって得られる出
力電圧■と、燃温ｔの特性の相違から、純正重質ガソリ
ンと中、軽質ガソリンを判定するに際して、ガソリンＧ
中に添加剤等のアルコール分が含まれている場合にも、
当該アルコール分の影響を除去した状態で純正重質ガソ
リンの判定を行なう構成としたから、極めて高精度なガ
ソリン性状判別装置とすることができる。この結果、ガ
ソリンＧの性状に応じて点火進角、遅角を補正し、また
燃料噴射量を補正し、オーバーリーン、オーバリッチと
なるのを防止し、適正な燃料条件を与えることができる
。従って、従来技術で述べた如（、エンジンの点火時期
等を軽質ガソリンにマツチングさせた場合でも、純正重
質ガソリンの使用時にはこの点火時期をこの重質ガソリ
ンに対応した点火時期に補正でき、点火時期がずれて不
完全燃焼を起こす鰺の問題を解消でき、排気ガス中の有
害成分を効果的に低減できる。

なお、第７図に示すプログラム中でステップ５〜８が本
発明による第１の判定手段の具体例であり、ステップ１
１〜１４が本発明による第２に判定手段の具体例である
。さらに、第１の判定手段をマツプ２３の重質領域Ａに
よって判定したが、前述した先行技術と同様に比較電圧
値により判定してもよい。

また、ガソリン性状検出センサ１５内に反転増幅回路１
９を設けるものとして述べたが、非反転増幅回路を用い
てもよい。

さらに、本実施例のガソリン性状検出センサ１５と温度
センサ２０は燃料配管１１の途中に設けるものとして述
べたが、例えば燃料タンク９内に設けてもよく、要は燃
料供給系統内であればいずれの場所であってもよいもの
である。

〔発明の効果Ｊ 本発明に係るガソリン性状判別装置は以上詳細に述べた
如くであって、ガソリンの性状に応じて定まる誘電率を
利用して、出力電圧が変化する静電容量式のガソリン性
状検出センサと、前記ガソリンの温度を検出する感温セ
ンサを設け、ガソリンの温度変化に対する性状検出セン
サのセンサ出力により、重質ガソリンか、中、軽質ガソ
リンかを判定する第１の判定手段と、第１の判定手段で
重質ガソリンと判定した場合に温度勾配を演算し、この
温度勾配から第２の判定手段により純正重質ガソリンの
性状を判定する構成としたから、ガソリン中に添加剤（
アルコール分）等が混入している場合にも、第２の判定
手段による温度勾配演算により、純正重質ガソリンか、
中、軽質ガソリンかの判定を正確に行うことができ、エ
ンジンの制御処理を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を燃料噴射制御装置に適用した
場合の全体構成図、第２図は本実施例の回路構成を示す
ブロック図、第３図はガソリン性状に対する検出静電容
量の関係を示す線図、第４図はガソリン性状に対するｆ
／Ｖ変換回路からの検出電圧の関係を示す線図、第５図
はガソリン性状に対する反転増幅回路からの出力電圧の
関係を示す線図、第６図はコントロールユニットの記憶
回路内に格納された重質ガソリン領域判定マツプを示す
説明図、第７図はコントロールユニットによる制御処理
を示す流れ図、第８図は純正ガソリンと添加剤を混入し
たガソリンとのガソリン性状に対する出力電圧の特性線
図である。 １５、・・・ガソリン性状検出センサ、１６・・・静電
容量検出器、１７・・・発振回路、１８・・・周波数−
電圧変換回路、１９・・・反転増幅回路、２０・・・温
度センサ（ｇ温センサ）、２１・・・コントロールユニ
ット、Ａ・・・重質領域、α・・・温度勾配、α。・・
・純正重質ガソリンの判定温度勾配。 特許出願人　　　日本電子機器株式会

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軽質、中質、重質からなるガソリンの性状に応じて出力
   電圧が変化する静電容量式のガソリン性状検出センサと
   、前記ガソリンの温度を検出する感温センサと、前記ガ
   ソリン性状検出センサからの出力電圧と、感温センサに
   よる検出温度との関係から軽、中質ガソリンか重質ガソ
   リンかを判定する第１の判定手段と、該第１の判定手段
   により重質ガソリンであると判定された場合には、前記
   各センサからの出力信号に基づき温度勾配を演算し、こ
   の温度勾配により軽、中質ガソリンか純正重質ガソリン
   かを判定する第２の判定手段とから構成してなるガソリ
   ン性状判別装置。