JPH0535322Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、アルコールを混合した液体中のアル
コール濃度を検出する静電容量式アルコール濃度
検出装置に関する。

〔従来の技術〕 近時、諸外国ではガソリン中にアルコールを混
合したアルコール混合ガソリン（以下、アルコー
ル混合ガソリンを「ガソホール」という）が使用
されている。ガソホールと純正ガソリンは当然に
オクタン価も異なるから、純粋なガソリンの空燃
費（空気と燃料の重量比）Ａ／Ｆは15：１である
のに対し、ガソホールの空燃比は第１３図に示す
ような特性となり、アルコール濃度が100％では
空燃比は６：１となる。従つて、ガソホールを使
用する場合にはアルコール濃度を検出して燃料噴
射量、点火時期等を制御する必要がある。

このため、従来技術においては、ガソホール中
のアルコール濃度を検出するアルコールセンサと
して、ガソリンの誘電率（約２）とアルコールの
誘電率（約25）の相違に基づいてアルコール濃度
を検出する静電容量式アルコールセンサが検討さ
れている。

この種の静電容量式アルコールセンサを第１４
図ないし第１７図に示す。図において、１は軸方
向両端が燃料パイプに接続され、内部が液通路１
Ａになつた電極収容管、２は該電極収容管１に設
けられたアルコールセンサで、該アルコールセン
サ２は電極収容管１の液通路１Ａ内に所定間隔離
間して対向配設された一対の電極板３，４と該電
極板３，４と接続された検出回路５とからなり、
該検出回路５は一側の電極板３に接続された交流
電源６と、他側の電極板４と交流電源６との間に
直列接続され、電圧Ｅを検出する検出抵抗７とか
ら構成されている（第１５図参照）。

そして、前記アルコールセンサ２は電極板３，
４の電極面積をＳ、電極間距離をｄ、ガソホール
の誘電率をεとした場合、これらの間に形成され
る静電容量Ｃは、 Ｃ＝εＳ／ｄ ……(1) となる。

一方、電極板３，４間に介在するガソホール中
のアルコール濃度が高くなると、ガソホール全体
としての誘電率が高くなり静電容量が増加する。
また、アルコールセンサ２は等価回路的に静電容
量Ｃと抵抗との並列接続と考えられるから、電極
板３，４間に介在するガソホール中のアルコール
濃度が高くなるとインピーダンスが低下すること
に基づき（第１６図参照）、検出抵抗７で検出さ
れた電圧Ｅの変化からアルコール濃度を検出する
ものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、静電容量式のアルコールセンサ２を
用いてアルコール濃度を検出する場合、検出時に
おけるガソホールの種類、水分含有量、燃料温度
更には、経時変化により燃料タンクや燃料系部品
から析出した金属イオン等の種々の要因によつて
該ガソホールの電気伝導度が変化している。この
ため、第１７図に示すように実際にはアルコール
濃度が一定であるのにも拘らず、初期の検出時と
経時変化後の検出時とでは検出電圧値が異なり、
経時変化後は見掛上アルコール濃度が低くなつて
適正な燃料供給量等を決めることができないとい
う問題点がある。

本考案は上述した問題点に鑑みなされたもの
で、ガソホールが経時変化その他の要因で変化し
ている場合にもアルコール濃度に反応した濃度信
号を出力することができるようにした静電容量式
アルコール濃度検出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〕

上述した課題を解決するために、本考案が採用
の構成は、アルコールを混合した液体中のアルコ
ール濃度を電極間の静電容量に基づいて検出し、
電気信号に変換する第１の静電容量式アルコール
濃度検出手段と、該第１の静電容量式アルコール
濃度検出手段とは仕様を変えて構成され、前記液
体中のアルコール濃度を電極間の静電容量に基づ
いて検出し、電気信号に変換する第２の静電容量
式アルコール濃度検出手段と、前記第１の静電容
量式アルコール濃度検出手段からの出力信号と該
第２の静電容量式アルコール濃度検出手段からの
出力信号との出力差を演算する出力差演算手段
と、初期時におけるアルコール濃度と該出力差演
算手段が求めた出力差とを初期値として記憶する
初期値記憶手段と、前記出力差演算手段が求めた
出力差に基づいて該初期値記憶手段が記憶した初
期値を参照し、アルコール濃度に対応した濃度信
号を出力する濃度演算手段とからなる。

〔作用〕

第２の静電容量式アルコール濃度検出手段は第
１の静電容量式アルコール濃度検出手段と仕様が
異なるから、該各静電容量式アルコール濃度検出
手段の出力信号間には出力差が生じ、初期時にお
ける出力差とアルコール濃度との関係は、経時変
化後における出力差とアルコール濃度との関係と
近似する。

従つて、初期値記憶手段が初期時におけるアル
コール濃度と出力差演算手段が求めた出力差とを
初期値として記憶しておくことにより、濃度演算
手段は、出力差演算手段から出力される経時変化
後の出力差に基づいて初期値記憶手段が記憶した
初期値を参照し、経時変化後における真のアルコ
ール濃度に対応した濃度信号を出力する。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第１２図
に基づき詳述する。なお前述した従来技術の構成
要素と同一の構成要素には同一符号を付し、その
説明を省略する。

第１図ないし第８図は本考案の第１の実施例を
示す。図において、１１はで電極収容管、１２は
該電極収容管１１に設けられた第１の静電容量式
アルコールセンサ（以下、第１のアルコールセン
サという）で、該第１のアルコールセンサ１２は
電極収容管１１内に所定間隔離間して対向配設さ
れた一対の電極板１３，１４と、検出回路１５と
からなり、該検出回路１５は一側の電極板１３に
接続された交流電源１６及び他側の電極板１４と
交流電源１６との間に直列接続された検出抵抗１
７とから構成されている。

一方、１８は前記第１の静電容量式アルコール
センサ１２と共に電極収容管１１に設けられた第
２の静電容量式アルコールセンサ（以下、第２の
アルコールセンサという）で、該第２のアルコー
ルセンサ１８は電極収容管１１内に挿設された一
対の電極板１９，２０と、第１のアルコールセン
サ１２と同様の回路構成からなる検出回路２１と
からなり、該検出回路２１は交流電源２２と検出
抵抗２３とから構成されている点では第１のアル
コールセンサ１２と異なるところはない。然る
に、第２のアルコールセンサ１８は、例えば電極
板１９，２０の電極間距離ｄ、電極面積Ｓ等の仕
様が第１のアルコールセンサ１２のものと異なつ
ており、同じガソホールのアルコール濃度Ｃを検
出した場合に第１のアルコールセンサ１２の検出
電圧値E₁と異なつた検出電圧値E₂を出力するよ
うになつている。

そして、上述した一対のアルコールセンサ１
２，１８により初期時のガソホールのアルコール
濃度Ｃを電圧値E₁，E₂としてそれぞれ検出し、
更に経時変化後のガソホールのアルコール濃度
C′を電圧値E₁′，E₂′としてそれぞれ検出するよ
うになつている。

２４は前記一対のアルコールセンサ１２，１８
に接続された出力差演算手段としての出力差演算
回路で、該出力差演算回路２４は前述の如く各ア
ルコールセンサ１２，１８が出力した初期時の検
出電圧値E₁とE₂の出力電圧差ΔE_A及び経時変化後
の検出電圧値E₁′とE₂′の出力電圧差ΔE_A′の演算
処理を行う。この処理動作は第７図に示すように
行われる。

次に、２５は前記出力差演算回路２４の出力側
に接続された初期値記憶手段としての初期値記憶
回路で、該初期値記憶回路２５には初期時におけ
る既知のアルコール濃度Ｃを変化させたときの当
該アルコール濃度Ｃに対する出力差演算回路２４
から出力された電圧差ΔE_Aが初期値のマツプとし
て格納されている。

一方、２６は出力差演算回路２４の出力側と接
続されると共に、前記初期値記憶回路２５と接続
された濃度演算手段としての濃度演算回路を示
し、該濃度演算回路２６は出力差演算回路２４か
ら出力される経時変化後の出力電圧差ΔE_A′に基
づき、初期値記憶回路２５に格納されている初期
値（Ｃ，ΔE_A）を参照して演算処理を行い、アル
コール濃度に対応した濃度信号を出力する。この
処理動作は第８図に示すようになる。

ここで、初期時のアルコール濃度Ｃと出力電圧
差ΔE_A′との特性を見ると、第６図中の破線に示
す如く経時変化前の特性に近似した特性になり、
その特性の差ΔC＝Ｃ−C′）は適正な燃料供給量
等を決めることができる制御可能な範囲内である
ことがわかつた。この結果、初期時のアルコール
濃度Ｃと出力電圧差ΔE_Aとを参照し、経時変化後
の出力電圧差ΔE_A′がわかれば、経時変化後のア
ルコール濃度C′を知ることができる。

而して、本実施例によれば、仕様の異なる一対
のアルコールセンサ１２，１８を用い、初期時の
ガソホールについて、既知のアルコール濃度Ｃに
対する電圧値E₁，E₂として検出し、その検出電
圧値E₁，E₂の出力電圧差ΔE_Aと既知のアルコール
濃度Ｃとの関係を初期値として記憶しておく。

一方、例えば経時変化後のガソホールの出力電
圧差ΔE_A′を同様にして演算し、該出力電圧差
ΔE_A′に基づき上述した第６図に示す初期値Ｃ，
ΔE_Aを参照してアルコール濃度C′を演算するよう
にしたから、経時変化後のガソホールについても
初期時と同じ条件でアルコール濃度C′の演算がで
きる。従つて、ガソホールが例えば金属イオンの
析出等の諸要因によつて経時変化している場合に
も、該諸要因を捨象してアルコール濃度C′に対応
した濃度信号を出力することができる。

なお、本実施例は第２のアルコールセンサ１８
について電極板１９，２０の電極間距離ｄ、電極
面積Ｓを第１のアルコールセンサ１２の仕様と変
えることによつて異なつた出力特性を持つように
構成したが、電極間距離ｄ、電極面積Ｓは同一に
し、交流電源２２の周波数を第１のアルコール
センサ１２の交流電源１６と変えることによつ
て、異なつた出力特性を持つようにしてもよい。

次に、第９図ないし第１２図は本考案の第２の
実施例を示す。なお、前述した第１実施例の構成
要素と同一の構成要素には同一符号を付して援用
する。

而して、第９図は本実施例装置を構成する第１
の静電容量式アルコールセンサ３１を示し、該第
１のアルコールセンサ３１は一対の電極板３２，
３３と検出回路３４とからなり、該検出回路３４
は交流電源３５と検出抵抗３６を有し、第１実施
例のアルコールセンサ１２，１８と同じ回路構成
からなつている。

一方、第１０図は本実施例の第２の静電容量式
アルコールセンサ３７を示し、該第２のアルコー
ルセンサ３７は前記第１のアルコールセンサ３１
と異なる検出回路を有している。即ち、第２のア
ルコールセンサ３７は一対の電極板３８，３９と
検出回路４０とからなり、該検出回路４０は一側
の電極板３８に接続された交流電源４１と、他側
の電極板３９と該交流電源４１との間に直接接続
された検出抵抗４２と、交流電源４１と検出抵抗
４２との間に該電極板３８，３９と並列に接続さ
れた並列抵抗４３とから構成されている。

本実施例による一対のアルコールセンサ３１，
３７は上述の構成からなり、同じガソホールのア
ルコール濃度を検出する場合に、初期時には互い
に異なる検出電圧値E₃′，E₄′を出力し、経時変
化後には互いに異なる検出電圧値E₃′，E₄′をそ
れぞれ出力する点では、第１実施例の一対のアル
コールセンサ１２，１８と異なるところはない。

そして、上述した一対のアルコールセンサ３
１，３７は第１実施例と同様に出力差演算回路２
４の入力側に接続されている。

本実施例は上述の構成からなり、一対のアルコ
ールセンサ３１，３７が初期時と経時変化後のガ
ソホールのアルコール濃度Ｃ，C′を電圧値E₃，
E₄及びE₃′，E₄′として検出し、出力差演算回路
２４によつて検出電圧値E₃とE₄の出力電圧差ΔE_B
及び検出電圧値E₃′とE₄′の出力電圧差ΔE_B′を演
算する。そして、初期値記憶回路２５に初期時の
アルコール濃度Ｃと出力電圧差ΔE_Bを初期値のマ
ツプとして格納し、濃度演算回路２６により経時
変化後の出力電圧差ΔE_B′に基づき、初期値Ｃ，
ΔE_Bを参照して演算処理を行ない、濃度信号を出
力する作用については第１実施例と同じである。

なお、各実施例はアルコール混合液体としてガ
ソホールを例に挙げたが、本考案はこれ以外のア
ルコール含有液体にも適用しうるものである。

〔考案の効果〕

本考案は以上詳述した如くであつて、仕様の異
なる第１の静電容量式アルコール濃度検出手段と
第２の静電容量式アルコール濃度検出手段との出
力差を出力差演算手段によつて求め、初期時にお
けるアルコールを混合した液体のアルコール濃度
と当該アルコール濃度に対する出力差とを初期値
記憶手段により初期値として記憶しておき、濃度
演算手段は出力差演算手段が求めた出力差に基づ
いて初期値記憶手段が記憶した初期値を参照する
ことにより、アルコール濃度を求める構成とした
から、経時変化によつてアルコールを混合した液
体の電気伝導度が変化した場合でも、経時変化後
の出力差と初期値における出力差とを比較参照し
て、経時変化後の諸要因による影響を受けること
なく、本来のアルコール濃度を正確に検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本考案の第１の実施例を
示し、第１図はアルコール濃度検出装置の構成
図、第２図は第１の静電容量式アルコールセンサ
の回路図、第３図は第２の静電容量式アルコール
センサの回路図、第４図は本実施例の全体構成を
示すブロツク図、第５図はアルコール濃度と経時
変化前後の出力電圧の関係を示す特性線図、第６
図はアルコール混合ガソリンの経時変化前後の出
力電圧差とアルコール濃度の関係を示す線図、第
７図は初期値記憶処理を示す流れ図、第８図は濃
度演算処理を示す流れ図、第９図ないし第１２図
は本考案の第２の実施例を示し、第９図はアルコ
ール濃度検出装置を構成する第１の静電容量式ア
ルコールセンサの回路図、第１０図は第２の静電
容量式アルコールセンサの回路図、第１１図はア
ルコール濃度と経時変化前後の出力電圧の関係を
示す特性線図、第１２図はアルコール混合ガソリ
ンの経時変化前後の出力電圧差とアルコール濃度
の関係を示す線図、第１３図ないし第１７図は従
来技術に係り、第１３図はアルコール濃度に対す
る空燃比の関係を示す特性線図、第１４図はアル
コール濃度検出装置の構成図、第１５図は静電容
量式アルコールセンサの回路図、第１６図はアル
コール濃度と静電容量式アルコールセンサのイン
ピーダンスとの関係を示す特性線図、第１７図は
アルコール濃度と経時変化前、後の出力電圧の関
係を示す特性線図である。 １２，１８……第１の静電容量式アルコールセ
ンサ、３１，３７……第２の静電容量式アルコー
ルセンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. アルコールを混合した液体中のアルコール濃度
   を電極間の静電容量に基づいて検出し、電気信号
   に変換する第１の静電容量式アルコール濃度検出
   手段と、該第１の静電容量式アルコール濃度検出
   手段とは仕様を変えて構成され、前記液体中のア
   ルコール濃度を電極間の静電容量に基づいて検出
   し、電気信号に変換する第２の静電容量式アルコ
   ール濃度検出手段と、前記第１の静電容量式アル
   コール濃度検出手段からの出力信号と該第２の静
   電容量式アルコール濃度検出手段からの出力信号
   との出力差を演算する出力差演算手段と、初期時
   におけるアルコール濃度と該出力差演算手段が求
   めた出力差とを初期値として記憶する初期値記憶
   手段と、前記出力差演算手段が求めた出力差に基
   づいて該初期値記憶手段が記憶した初期値を参照
   し、アルコール濃度に対応した濃度信号を出力す
   る濃度演算手段とから構成してなる静電容量式ア
   ルコール濃度検出装置。