JPH04501914A - 液状又はガス状媒体の体積測定センサ - 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】 液状又はガス状媒体の体積測定センサ 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の体積測定センサに関する。公知の量セン サにおいては、第１の電極として用いられるピストンが、測定する流体により摺 動される。シリンダの壁に第２の電極が設けられている。これら２つの電極を相 互にずらすことにより、相互の電極の容量が変化され、従って貫流する液体量の 体積測定を電圧測定により行うことができる。しかしこれらの量センサは、現在 の内燃機関の燃料供給にとっては、ピストンのずれと液体量との間の十分に正確 で線形の関係を有しない。更に、変圧器の原理で動作する誘導形変位測定装置が 公知である。これらの装置は、２つの２次コイルの間に１次コイルが設けられて はいるが、しかし測定ピストンのために比較的に重い強磁性材料が必要である。

これらの装置は液体流の中に直接に設けることはできず、測定ピストンの運動を 棒状部材を用いて付加的な測定装置に伝達しなければならない。

発明の利点 従来の技術に対して、請求項１の特徴部分に記載の構成を有する本発明の体積測 定センサは、棒状部材を介して機械的信号を付加的な変換装置に供給して電気信 号に変換する必要なしに直接の量測定が可能である利点を有する。液体量を迅速 かつ正確に測定することが可能である、何故ならばピストンは非常に小さい質量 を有することが可能であるからである。非常に大きい領域にわたり流体体積はピ ストンのずれに比例する。ピストンの膨張係数は管の膨張係数に相応し、従って 異なる熱膨張が生ずることはない。これによりピストンは管の中に挟まれて運動 不能になることもなく、管とピストンとの間に漏れが生ずることもない。電極は 、簡単で小コストかつ現代的な方法で管又はピストンに蒸着させることができる 。小さくてほぼ損失なしの容量によりエネルギー消費は僅かである。ピストンに 電気的接触接続線を導く必要はない。

その他の請求項に有利な実施例が記載されている。

図　面 次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳しく説明する。

第１図はセンサの長手方向断面図、第２図はセンサの等価回路図、第３図はセン サ素子と電圧源とから成るブリッジ回路の回路図、第４ａ図及び第４ｂ図はピス トンの特別の実施例を示す断面図、第５図は励磁電極の特別の実施例の断面図、 第６図はセンサの１つの変形の断面図である。

実施例 第１図にはｌＯにより体積測定センサが示され、この体積測定センサーＯは管１ １と、管１１の中を摺動運動可能な長さａ、のピストン１２とから成る。管ｌｌ はガラス管であるが、しかし非導電性であれぽいかなる材料でもよい。管１１の 上に、金属材料から成る長さＱ　の２つの電極１３．１４が設けられており、電 極１３．１４は励起電極として用いられる。２つの電極１３．１４の間には長さ 　Ｑ　の電極１５が固定され、この電極１５はタップ電極として用いられる。励 起電極１３，１４とタップ電極との間の間隙間隔ｄは、正確な測定を行うために はできるかぎり小さく選択しなければならないが、他方ではこの間隙間隔ｄは、 励起電極１３．１４とタップ電極１５との間に電圧閃絡が発生しない程に大きく なければならない。ピストン１２は金属材料からなるか又は導電性コーティング を有しなければならない。従って例えば、金属膜が被着されているガラス製ピス トンを用いることも可能である。ピストン１２は管１１の中を流体流により往復 摺動運動される。本実施例ではピストン１２は、ピストン１２が電極１３及び１ ４をそれぞれ等しくオーバラップするように配置されている。これによりピスト ン１２と２つの電極１３．１４のそれぞれの間に等しい容量Ｃ】及びＣ３が形成 される。第２図はセンサの等価回路を示し、変化する容量Ｃ１及びＣ３と一定の 容量Ｃ２とがピストン１２とタップ電極１５との間に示されている。第３図は容 量Ｃ１及びＣ３と２つの交流電圧源＋Ｕｏ及び−Ｕｏがブリッジ回路を形成する ように相互に接続されており、容量Ｃ２はブリッジ対角線に配置されている。

ピストン■２が流体流によりその初期位置から動かされると電極１３とピストン １２との間のオーバラップとピストン１２と電極１４との間のオーバラッグとは 同一の大きさだけ変化されるが、正負符号は反対である。これにより容量Ｃ１及 びＣ３も、ピストン１２のずれＸに対して線形で同様に反対の正負符号で変化す る。評価のために電極１３及び１４に、振幅Ｕ。を有し周波数がｋＨｚ領域にあ る２つの互いに逆位相の交流電圧が印加される。容量Ｃ１及びＣ３が異なる、即 ちピストン１２がもはや初期位置にない場合にはピストン１２は電気的振動に励 起される。負のずれの場合、即ちｘく０（但しＣＩ＞Ｃ３）の場合にはピストン １２における電圧は励起電圧Ｕ　と同相である。正のずれの場合、即ちｘ　＞　 Ｏでありひいては容量Ｃｔ＜Ｃ３である場合にはピストン１２における電圧は励 起電圧Ｕｏと逆相である。ピストンＩ２における電圧の振幅はピストン１２のず れＸに直接に比例する。タップ電極１５における容量Ｃ２を介してこの電圧ＵＡ が取出され、評価電子回路を介して評価される。

使用可能な行程±Ｘ　ｌｌ１ａｘとセンサーＯの長手方向全長との間の最適な比 は、タップ電極１５の長さα　ができるだけ小さく選択され、ピストン１２が長 さａｋ−Ｑｏ十Ｑａ＋２ｄを有する場合に得られる。従って最大使用可能行程± Ｘ■ａＫは励起電極１３．１４の長さのｌ／２に相応する。公知のように電気的 端縁領域現象により測定値の線形性は電極の最大ずれの視界において後退する。

従って、正確な測定のために（は通常の測定領域全体を使用してはならない。し かし、電気的端縁領域特性曲線の現象を低減するために、Ｉｌｇ　Ｊ　ａ図及び 第４ｂ図に示されているようにピストンＩ１．２ａ、１２ｂが円錐状凹部２０又 は円筒状凹部２１を有するようにすることが可能である。これにより、液状媒体 の誘電率が測定結果に無視できない程度に影響を与えることを防ぐことができる 。

タップ電極の長さＱ　は可及的小さく選択しなければならない。しかし長さａ　 は任意に小さくすることはできない、何故ならばそのようにすると容量Ｃ２が小 さくなりすぎるからである。容量Ｃ１２の最小に必要な値、ひいては間接的に長 さＱ　は、その都度に使用される評価回路の感度により決まる。

しかしセンサー００線形性は、ＩＪ５ｆｆｌ・に示されているように励起電極１ ３ａ、１４ａが、タップ電極１５から遠ざかるにつれて先細りしていく切欠部２ ３を有することにより高めることができる。これらの切欠部２３は両側において 同一にしかし反対方向に形成しなければならない。最大ずれ±Ｘ　ｍａｘの領域 の中では、障害となる端縁領域現象による影響は補償されなければならない。

第６図の実施例の１つの別の変形では、ピストン１２ｂを、中央に位置する分離 壁を有するスリーブとして構成することも可能である。これによりピストン１２ ｂの質量を更に低減し、ひいては測定を更に正確に行うことができる。

センサを用いて液状及びガス状の媒体を測定することができる。センサを内燃機 関の噴射装置の中に組込むと特に有利である。

ＦＩＧ、　５　ＦＩＧ、　６ 国際調査報告 、−、−−、−、’−＋＋＋−ｍ　ＰＣＴ／ＤＥ　９０１０００３１

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．管（１１）から成る容量性位置検出器と、媒体により摺動されるピストン（ １２）と、管（１１）の上に配置され測定信号発生のためにピストン（１２）と 共働する少なくとも１つの電極（１３，１４，１５）とを有する、例えば内燃機 関の燃料等の液状又はガス状媒体の体積測定センサ（１０）において、少なくと も１つの第１のタップ電極（１５）と、運動方向で見てタップ電極（１５）の両 側に少なくともそれぞれ１つの電極（１３，１４）を設けることを特徴とする液 状又はガス状媒体の体積測定センサ。
2. ２．ピストン（１２）の初期位置において、ピストン（１２）と励起電極（１３ ，１４）との間に形成される容量（Ｃ１，Ｃ３）がほぼ等しいことを特徴とする 請求項１に記載の液状又はガス状媒体の体積測定センサ。
3. ３．励起電極（１３，１４）を２つの互いに逆相の交流電圧により給電すること を特徴とする請求項１及び／または２に記載の液状又はガス状媒体の体積測定セ ンサ。
4. ４．励起電極（１３，１４）が交流電源（＋ＵＯ，−ＵＯ）と共働してブリッジ 回路を形成することを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載 の液状又はガス状媒体の体積測定センサ。
5. ５．ピストン（１２ａ，１２ｂ）が双方の端面において円錐状又は円筒状の凹部 を有することを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載の液状 又はガス状媒体の体積測定センサ。
6. ６．励起電極（１３，１４）が、タップ電極（１５）から遠ざかるにつれて先細 りしていく切欠部を有することを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれか １項に記載の液状又はガス状媒体の体積測定センサ。
7. ７．管（１１）がガラス管であり、該ガラス管の上には導電性護から成るタップ 電極（１５）と励起電極（１３，１４）とをめっき、印刷技術、真空技術又は接 着技術により被着することを特徴とする請求項１ないし６のうちのいずれか１項 に記載の液状又はガス状媒体の体積測定センサ。
8. ８．ピストン（１２ｂ）が、ほぼ中央に分離壁（２５）を有するスリーブから成 ることを特徴とする請求項１ないし７のうちのいずれか１項に記載の液状又はガ ス状媒体の体積測定センサ。
9. ９．センサ（１０）が内燃機関の噴射装置の１部であることを特徴とする請求項 １ないし８のうちのいずれか１項に記載の液状又はガス状媒体の体積測定センサ 。