JPH0476451A

JPH0476451A - ガソリン性状判別装置

Info

Publication number: JPH0476451A
Application number: JP18918990A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kamioka; 上岡　秀樹; Kazumitsu Kobayashi; 小林　一光
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-03-11

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、軽質等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〕

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、最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
招く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く、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−リ」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２−００００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号を所定電圧値と比較し、軽
質油か重質油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、軽質油と重質油とでは
重質油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。

しかるに、市販されている純正ガソリンには、が混入さ
れていることがある。このオクタン価向上剤の誘電率は
４〜３２の値をもっており、純正ガソリンの誘電率１，
８〜２．３に比較して非常の大きい値である。

この結果、先行技術によるガソリン性状判別装置を用い
て重軽質を判定しようとした場合、オクタン価向上剤が
混入されているガソリンにあっては誘電率が高くなり出
力電圧値がオフセットされ、軽質油か重質油かを正確に
判定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、ガソリン中にアルコール分が含まれて
いる場合にも、純正ガソリンとしての性状（軽質油か重
質油か）を正確に判定し、適正なエンジン制御を行ない
つるようにしたガソリン性状判別袋２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Ｊ上記目的を達成するために、本発明が採用する手段は、
ガソリンの性状に応じて定まる誘電率がら電極間の静電
容量を検出し、当該静電容量に対応した出力電圧を発生
する重軽質検出手段と、ガソリン中に混合されているア
ルコール濃度に応じて定まる誘電率から電極間の静電容
量を検出し、当該静電容量に対応した出力電圧を発生す
るアルコール濃度検出手段と、前記重軽質検出手段とア
ルコール濃度検出手段からの出力電圧に基づき、当該重
軽質検出手段から出力された出力電圧中に含まれている
アルコール濃度に対応した電圧偏差分を除去し、純正ガ
ソリンに対する出力電圧に補正する出力電圧補正手段と
、該出力電圧補正手段で補正された後の補正出力電圧を
所定電圧値と比較し、軽質油か重質油かを判定する性状
判定手段を備えたことにある。

〔作用〕

上記構成により、重軽質検出手段からの出力電圧はガソ
リン中のアルコール濃度分に依存して変化するが、同時
にアルコール濃度検出手段からの出力電圧に基づいて、
ガソリン中のアルコール濃度を測定しているから、出力
電圧補正手段によって重輪質検出手段からの出力電圧中
に含まれているアルコール濃度分に対応した電圧偏差分
を除去し、純正ガソリンに対する補正出力電圧を導出す
る。そして、軽質油と重質油とでは重質油の方が誘電率
が大であるから、性状判定手段を用いて補正出力電圧を
所定の比較電圧値と比較し、純正ガソリンの重輪質を判
定する。

［実施例］以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ、詳細に
述べる。

まず、第１図において、ｌ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ｌ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、シリンダヘッドを往復３Ｃ，３Ｄまで分岐して配設
されたホイール側配管部２４Ｃとから構成されている。

制御部内配管部２４Ｂには、前輪油圧制御系６Ａと同様
に、マスタ側逆止弁２５、ＡＢＳ制御井２６が設けられ
、ＡＢＳ制御井２６の流出側とマスクシリンダ４との間
にリターン配管２７が設けられ、リターン配管２７にホ
イール側逆止弁２８が設けられている。さらに、ＡＢＳ
制御井２６の流入側と流出側との間には貯油回路２９が
設けられ、該貯油回路２９は前記ＡＢＳ制御弁２６の流
出側と流入側とを接続して設けられた移送配管３０を有
し、該移送配管３０にその上流側から順次設けられたリ
ザーバ３１、第１の逆止弁３２、油圧ポンプ３３、第２
の逆止弁３４、アキ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２５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重輪質検
出装置で、該重輪質検出装置１５は燃料配管１１内を流
れるガソリンＧの重輪質性状を静電容量から検出するも
のである。

ここで、前記重輪質検出装置１５は、第２図に示す如（
、燃料配管１１内に設けられた一対の平行平板形または
同軸同筒形の電極がらなり、静電容量Ｃ６を、ｃｏ　＝ε、Ｓ１　／ｄ１　　・・・・・・（１）ただ
し、ε１　：ガソリンの誘電率Ｓ１　：電極面積ｄ、：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Ｃ６に基づいて、発振周波数
ｆ。を、ｆ、＝１／２−ｚ　　Ｌ　　Ｃ，＋Ｃｏ）　　−（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Ｉ７と、該発振回路１
７からの発振周波数ｆ。を、検出電圧Ｖとして変換する
周波数−電圧変換回路１８（以下、「ｆ／■変換回路１
８」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■。とじて出力する反転増幅
回路１９とから大略構成されている。

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
６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■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■。０をもった特性となる。が（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■。０を得るこ
とができる。

なお、前記第５図に示す電圧特性は純正ガソリンに関す
るものであり、ガソリンＧ中にアルコール分が混入して
いるときには第６図に示すような電圧特性となる。即ち
、アルコール濃度０％の純正ガソリンではガソリン性状
に応じて、Ｖ　ＧＯ＝＝　ａ　十ｂ　Ｏ”’　”’　（
３）ただし、ａ：５０℃のときの分溜点ｂ０：出力電圧の初期オフセット値となるのに対し、アルコール濃度がＭ３％１Ｍ２％＋　
Ｍｓ％、・・・どなるに従って、出力電圧はアルコール
の誘電率、に影響され、出力電圧の初期オフセット値を
ｂ＋、ｂｔ、・・・とすると、となる。

この結果、（３）式に示す純正ガソリンの電圧特性に対
しては、なる電圧偏差値Δｂ、が発生することになる。

次に、２０は前記重軽質検出装置１５と並列に配設され
るように例えば燃料配管１１の途中に設けられたアルコ
ール濃度検出装置で、該アルコール濃度検出装置２０は
燃料配管１１内を流れるガソリンＧ中のアルコール濃度
を静電容量から検出するものである。

ここで、前記アルコール濃度検出装置２０は、重軽質検
出装置１５と何様に、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、静電容
量Ｃ２を、Ｃ１１＝εｚｓｚ／ｄｉ　　　・・・・・・（６）ただ
し、ε２　：アルコール混合ガソリンの誘電率Ｓ、：電
極面積ｄ、：電極間距離として検出する静電容量検出器２１と、該静電容量検出
器２１による検出静電容量Ｃ，ｌに基づいて、発振周波
数ｆｖを、ｆ、＝１／２π　　　　２＋Ｃ０・・・（７）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２２と、該発振回路２
７からの発振周波数ｆ２を、検出電圧Ｖとして変換する
周波数−電圧変換回路２３（以下、ｒｆ／Ｖ変換回路２
３」という）と、該ｆ／Ｖ変換回路２３からの検出電圧
■を反転増幅し、出力電圧ＶＭとして検出する反転増幅
回路２４とから大略構成されている。

ここで、アル、コール混合ガソリンについては、メタノ
ールの誘電率は約３２であり、このため、静電容量検出
器２１による電極間静電容量ｃＭは、アルコール濃度Ｍ
に比例して第７図のような特性となり、発振回路２２を
経てｆ／Ｖ変換回路２３による検出電圧Ｖは第８図のよ
うな特性となり、これを反転増幅回路２４で反転増幅す
ることにより、第９図に示すような出力電圧ＶＭをもっ
た特性となる。かくして、アルコール濃度検出装置２０
からは、ガソリン中のアルコール濃度に対応して第９図
に示す特性の出力電圧■２を得ることができる。

なお、純正ガソリンの誘電率に比較してメタノールの誘
電率の方がはるかに大きいものであるから、重軽質検出
装置１５を構成する静電容量検出器１６の検出静電容量
Ｃ０を大とし、アルコール濃度検出装置２０を構成する
静電容量検出器２１の検出静電容量Ｃ２を比較的小さく
抑えるべ（、なる関係となるように、これら各静電容量
検出器１６．２１が構成されている。

さらに、２５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２５は例えばマイクロコン
ピュータ等によって構成され、その入力側はエアフロメ
ータ５．スロットルバルブ６、エンジン１の回転数を検
出するクランク角センサ２６１重軽質検出装置１５．ア
ルコール濃度検出装置２０等の他、水温センサ、酸素セ
ンサ等の各種センサと接続され、出力側は点火プラグ。

噴射弁８等と接続されている。そして、前記コントロー
ルユニット２５の記憶エリア２５Ａには第１０図に示す
アルコール濃度検出装置２０の出力電圧Ｖ＆ｌとアルコ
ール濃度Ｍとの関係を示すｖＭ−Ｍマツプ２７．アルコ
ール濃度Ｍに対応して重軽質検出装置１５からの出力電
圧Ｖ。の電圧偏差値Δｂｌとの関係を示すＭ−Δｂ、マ
ツプ２８゜オクタン価向上材の混入有無を判定する判定
電圧ｖ２゜、重軽質判定電圧ＶＫ等の他、第１１図に示
すプログラム、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）等が格納されている
。なお、第１０図中のＶＭ−Ｍマツプ２７は第９図に対
応するものであり、Ｍ−△ｂ、マツプ２８は第６図およ
び（５）式から求めた値であり、オクタン価向上剤混入
判定電圧ｖ１１゜は例えばアルコールが５％混入された
ガソリンの出力電圧■。に該当する値であり、さらに重
軽質判定電圧ＶＩｌは第６図中に示すように軽質油と重
質油との中間の電圧値として設定されている。

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１２図を参照しつつ述べる。

まず、ステップ１でアルコール濃度検出装置２０からの
出力電圧ｖＭを読込み、次のステップ２ではこの出力電
圧Ｖ工がオクタン価混剤混人判定電圧ＶＭＯ以上か否か
判定する。いま、ステップ２でｒＹＥＳＪと判定したと
きには、オクタン価向上剤ばかりでなく、ガソリン中に
５％以上のメタノールが混合されたアルコール混合ガソ
リンであるから、ステップ３に移ってアルコール濃度Ｍ
に応じた燃料噴射量の演算を行なった後リターンする。

一方、ステップ２でｒＮＯＪと判定したときには、純正
ガソリンであるか、またはオクタン価向上剤のみが混入
され、ガソリン全体として５％未満のアルコールが混入
されている状態にある。そこで、この場合には次のステ
ップ４でＶ、−Ｍマツプ２７を参照し、ステップ１で読
込んだ出力電圧Ｖ２をアドレスとしてアルコール濃度Ｍ
を読出す。そして、次のステップ５ではＭ−Δｂｌマツ
プ２５を参照し、ステップ４で読出したアルコール濃度
Ｍに対応する電圧偏差値Δｂ、を読出す。

次に、ステップ６では重軽質検出装置１５からの出力電
圧Ｖ。Ｉを読込み、ステップ７では、Ｖ　６　ｇ　＝　
Ｖ　ｏｌ−Δｂｌ　　−・・−（９）なる演算を行ない
、出力電圧Ｖ。、中に含まれている電圧偏差値Δｂ１分
を減算し、アルコール濃度０％の純正ガソリンについて
の出力電圧Ｖ。０を得る。この結果、検出すべくガソリ
ン中に５％未満のアルコール分が含まれているために、
重軽質検出装置１５で検出した出力電圧が第６図中の電
圧特性■。＋、Ｖ（、、・・・どなっている場合におい
ても、純正ガソリンについての出力電圧Ｖ。。に補正す
ることができる。

さらに、ステップ８ではステップ７で演算した補正後の
出力電圧■。０と重軽質判定電圧ｖ８とを比較する。即
ち、重軽質検出装置１５の静電容量検出器１６は、第３
図に示すように軽質油であれば電極間の検出静電容量Ｃ
６は小さ（なり、逆に重質油であれば検出静電容量Ｃ６
は大となり、出力電圧■。０は検出静電容量Ｃ６に対応
している。

この結果、ステップ８でｒＹＥｓＪと判定したときには
、補正後の出力電圧Ｖ。０は比較電圧ＶＫよりも電圧値
が小さいから、軽質油として判定される。また、ステッ
プ８で「ＮＯ」と判定したときには、補正後の出力電圧
Ｖ０゜は比較電圧ｖＫよりも大であるから、重質油とし
て判定される。かくして、ステップ８で軽質油と判定し
たときには、軽質油としての燃料噴射量演算処理を行な
うと共に（ステップ９）、軽質油としての点火時期制御
を行なう（ステップ１０）。一方、ステップ８で重質油
として判定したときには、重質油としての燃料噴射量演
算処理を行なうと共に（ステップ１１）、重質油として
の点火時期制御を行なう（ステップ１２）。

このように、本実施例によれば、純正ガソリンはその性
状の相違に応じて誘電率が異なることに着目し、出力電
圧■。０の大小がらの重軽質を判定するに際して、ガソ
リン中にオクタン価向上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
で重軽質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、重質ガソリンの使用時にはこの点火時期を重質
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等の問題を解消でき、排気ガス
中の有害成分を効果的に低減できる。

なお、第１１図に示すプログラム中でステップ４〜７が
本発明による出力電圧補正手段の具体例であり、ステッ
プ８が本発明によるガソリン性状判定手段の具体例であ
り、このプログラムはコントロールユニット２０側に設
けるものとして述べたが、重軽質検出装置１５内または
アルコール濃度検出装置２０内に出力電圧補正手段、性
状判定手段を実現させてもよい。

また、重軽質検出装置１５内に反転増幅器１９を設ける
と共に、アルコール濃度検出装置２０内に反転増幅器２
４を設けるものとして述べたが、これらは、非反転増幅
器を用いてもよい。

さらに、本実施例の重軽質性状検出装置１５とアルコー
ル濃度検出装置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（
、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。

ｒ発明の効果］本発明に係るガソリンの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、ガソリンの重軽質を判別するに際して、ガ
ソリン中にオクタン価向上剤等のアルコール分が混入し
ている場合にも、重軽質検出手段からの出力電圧中に含
まれているアルコール分による電圧偏差値を除去し、純
正ガソリンに該当する出力電圧に補正した後、重軽質を
判別する構成としたから、アルコール分が混入されてい
るガソリンでも純正ガソリンと全く同様に高精度なガソ
リンの重軽質を判別することができ、多様なガソリンに
ついて広範囲にわたって性状判別を行なうことができる
。

【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図はガソリン中のアルコール濃度
に応じて重軽質検出装置から出力されるガソリン性状に
対する出力電圧の関係を示す線図、第７図はアルコール
濃度に対する検出静電容量の関係を示す線図、第８図は
アルコール濃度に対するｆ／Ｖ変換回路からの検出電圧
の関係を示す線図、第９図はアルコール濃度に対する反
転増幅回路からの出力電圧の関係を示す線図、第１０図
はコントロールユニットの記憶エリアに格納されたマツ
プ、判定電圧を示す説明図、第１１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である。ｌ・・・エンジン、２・・・点火プラグ、３・・・イン
ティクマニホールド、８・・・噴射弁、９・・・燃料タ
ンク、１１・・・燃料配管、１５．・・・重軽質検出装
置、２゜・・・アルコール濃度検出装置、２５・・・コ
ントロールユニット。特許出願人　　　日本電子機器株式会代理人　弁理士　　　広　瀬　和　彦儒シフ図軽鴫油　　　　　Φ鴫油ブγ・ノリ　・／ｌｔ’ｌｊｌ軽静油　　　　　　　Φ■由が゛ノリン竹４太カ゛ソリ゛／ノは１大１ル」ルＳ屡り隻Ｍ　（’７６）平成２年８月２０日長官殿１、事件の表示平成２年特許願第１８９１８９号発明の名称ガソリン性状判別装置３、補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

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
容量を検出し、当該静電容量に対応した出力電圧を発生
する重軽質検出手段と、ガソリン中に混合されているア
ルコール濃度に応じて定まる誘電率から電極間の静電容
量を検出し、当該静電容量に対応した出力電圧を発生す
るアルコール濃度検出手段と、前記重軽質検出手段とア
ルコール濃度検出手段からの出力電圧に基づき、当該重
軽質検出手段から出力された出力電圧中に含まれている
アルコール濃度に対応した電圧偏差分を除去し、純正ガ
ソリンに対する出力電圧に補正する出力電圧補正手段と
、該出力電圧補正手段で補正された後の補正出力電圧を
所定電圧値と比較し、軽質油か重質油かを判定する性状
判定手段とから構成してなるガソリン性状判別装置。