JPH0562852U - アルコール濃度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】車両本体へ接地されても、アルコール濃度を精
度よく検出できるアルコール濃度センサを提供するこ
と。 【構成】発振回路31により、センサ本体Ｈの電極の静電
容量Ｃ_S に応じた発振周波数が出力され、処理回路41に
より所定の直流電圧信号に変換されて、出力端子22より
出力されるが、外側電極２と処理基板21の発振回路入力
部24との間に電極の静電容量Ｃ_S に較べて十分に大きい
容量のコンデンサＣが介装される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はアルコール混合液体中のアルコール濃度を検出する静電容量型のアル コール濃度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、自動車用内燃機関の代替燃料としてガソリンにメタノールやエタノール 等のアルコールを混合したアルコール混合燃料が提案されている。 かかるアルコール混合燃料を用いた場合、アルコール濃度に応じて理論空燃比 が変化するため、供給されたアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出し、こ のアルコール濃度に基づいて燃料供給量制御や点火時期制御を行う必要がある（ 例えば、特開昭５６−９５８５４０号公報等参照）。

【０００３】 そこで、内燃機関の燃料供給通路に、混合燃料中のアルコール濃度に対応する 電圧を出力する静電容量型のアルコール濃度センサを介装して構成したアルコー ル濃度検出装置が知られており、静電容量型のアルコール濃度センサが提案され ている。 この静電容量型のアルコール濃度センサのセンサ本体Ｈは、従来、図２に示す ように構成される。

【０００４】 即ち、機関の燃料供給通路の一部を構成する筒状ハウジング１は、外側電極と なる筒部２と、該筒部２の途中に形成された開口２ａに対して該筒部２の中心軸 と直交する方向にロウ付け17等により接続された筒部３と、から構成される。筒 部２の一端部には図示しない燃料配管が接続される燃料入口部４が開口され、筒 部３の反接続側端部には同様に図示しない燃料配管が接続される燃料出口部５が 開口される。筒部２内にはその中心軸に沿って延びる中実な中心電極６が挿入さ れており、中心電極６の先端部は前記燃料入口部４から所定距離下流側に位置し 、後端部は筒部２後端部の内周面に嵌合されたインシュレータ７と導電部材から なるパイプ８を介して筒部２後端部内周面に嵌合されたブッシュ９及びＯリング 10に貫通支持される。中心電極６のブッシュ９からの突出端部はワッシャ11及び ナット12で構成される締結具13によって固定される。

【０００５】 前記パイプ８とブッシュ９との接合部にはターミナル14の一端部が挟持固定さ れ、このターミナル14はパイプ８を介して筒部２即ち、外側電極２に接続される 。また、締結具13とブッシュ９との接合部にはターミナル15の一端部が挟持固定 され、このターミナル15は中心電極６に接続される。 そして、燃料中のアルコール濃度に応じて電極２，６間の静電容量Ｃ_S が変化 することを利用して、抵抗における出力電圧を測定することにより、燃料中のア ルコール濃度を検出する。なお、静電容量Ｃは次式の如く決定されるものである 。

【０００６】 Ｃ_S ＝Ｋ×ｓ×ε／ｄ 但し、ｓは電極面積 ｄは中心電極６と外側電極２との電極間隔 εは検出される燃料の比誘電率 Ｋは比例定数である。

【０００７】 そして、図３に示すように、コンデンサ及び抵抗等により構成される発振回路 31により電極の静電容量Ｃ_S に応じた発振周波数が出力され、波形変換回路43， 分周回路44等を含む処理回路41により波形成形，分周が行われた後に所定の直流 電圧信号に変換されて、コントロールユニット51に出力される。尚、発振回路31 ，波形変換回路43及び分周回路44等は基板16に組込まれた状態で、図４に示すよ うに、アルミニウム製等のケース24内にセンサ本体Ｈと一体に組み込まれた状態 でアルコール濃度センサとして車両に搭載される。

【０００８】 ここで、アナログ信号として基板16の出力端子47より出力された出力信号は、 図５に示すように、コントロールユニット51に設けられたＡ／Ｄ変換用入力端子 53に入力される。一方外側電極２と連通するターミナル14は基板の基準電圧とし てグランド端子49に導かれ、コントロールユニット51のアナログ信号用のグラン ド端子55と接続される。尚、コントロールユニット51内部においては、当該Ａ／ Ｄ変換用入力端子53への入力値が、アナログ信号用のグランド端子55の電圧に対 してどれ程大きいかによりアナログ値を判断し、当該アロナグ値をデジタル値に 変換している。尚、センサ本体Ｈ及びコントロールユニット51には、バッテリ61 よりバッテリ電圧Ｖ_B が供給される。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のアルコール濃度センサにあっては、アルミニウム製等の ケース24に組み込まれた状態でアルコール濃度センサとして車両に搭載される際 に、センサ本体Ｈとケース24とは、センサ本体Ｈの筒部２及び筒部３を介して電 気的に導通しており、もって外側電極２はケース24を介して車両本体に接地され る（図５において71で図示）こととなる。

【００１０】 また、前述のバッテリ61もそのマイナス端子はコントロールユニット51のグラ ンド端子57に接続されると共に、車両本体に接地される（図５において72で図示 ）。 即ち、外側電極２，コントロールユニット51のグランド端子57及びアナログ信 号用のグランド端子55が全て車両本体71，72を介して導通した状態となっている 。

【００１１】 一方、車両には各種のアクチュエータ等が用いられており、それらも車両に接 地されているため、該アクチュエータ等の影響により車両の位置により接地電圧 が異なる。ここで、車両本体への接地箇所71とアナログ信号用のグランド端子55 は導通状態であるため、車両本体への接地箇所71を介してアナログ信号用のグラ ンド端子55が不正電圧となる惧れがある。ここで、Ａ／Ｄ変換用入力端子53への 入力値が、アナログ信号用のグランド端子55の電圧に対してどれ程大きいかによ りアナログ値を判断し、当該アロナグ値をデジタル値に変換しているので、従来 基板の出力端子47からの出力信号が正しくＡ／Ｄ変換用入力端子53へ入力されて も、基準となる接地電圧が異なっていると正しくデジタル値に変換できず、アル コール濃度検出の精度の向上を図れない惧れがある。

【００１２】 一方、組立工数の低減や耐振動対策のために、アルミダイキャスト製のケース 部材を用いて、外側電極とケース部材とを一体に形成したものもあるが、このも のにあっても、外側電極はケース部材を介して車両本体に接地されており、前述 の問題が発生する惧れがある。 本考案は以上のような従来の問題点に鑑みなされたもので、車両本体への接地 に係る影響を排除して、アルコール濃度を精度よく検出できるアルコール濃度セ ンサを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案は、車両本体等に接地されるケース部材と導通されると共に 燃料供給通路の一部を構成する外側電極と該外側電極の内側に位置する内側電極 とから構成され、該電極の間を燃料が通過するセンサ部と、該センサ部の電極間 の静電容量に対応した信号を処理してアルコール濃度に対応する電圧信号を出力 する処理回路と、を備えたアルコール濃度センサにおいて、前記外側電極と処理 回路の接地電極との間にコンデンサを介装する構成とした。

【００１４】

【作用】

かかる構成において、外側電極がケース部材を介して車両本体等に接地されて も、前記外側電極とアルコール濃度に対応する電圧信号を出力する処理回路の接 地電極との間にコンデンサが介装されるので、車両本体と処理回路とは直流成分 が絶縁されることとなる。

【００１５】 従って、燃料が通過する外側電極と内側電極との間の静電容量に対応した信号 が正しく処理回路により出力されることとなり、コントロールユニットに入力さ れるアナログ値が正しく判断され、正しくデジタル値に変換されて、アルコール 濃度検出の精度の向上が図れることとなる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。尚以下の説明において、 アルコール濃度センサのセンサ本体の構成については従来例と同一であるので、 説明を省略すると共に、従来例と同一構成要素には同一符号を付して説明を簡単 にする。

【００１７】 図１は本実施例に係る発振回路31及び処理回路41等が設けられた処理基板21の 概略を示す回路図であるが、コンデンサ Ｃ₁ 〜Ｃ₄ （但しＣ₁ はＣ₁ ≫Ｃ_S を 満足する容量である），コイルＬ及び抵抗Ｒにより構成される発振回路31により 、センサ本体Ｈの電極の静電容量Ｃ_S に応じた発振周波数が出力され、処理回路 41により波形成形，分周が行われた後に所定の直流電圧信号に変換されて、出力 端子22より出力される。尚、当該処理基板21にも、バッテリ61よりバッテリ電圧 Ｖ_B が供給される。ここで、アナログ信号として出力端子22より出力された出力 信号は、図５に示すように、コントロールユニット51に設けられたＡ／Ｄ変換用 入力端子53に入力され、一方グランド端子23はコントロールユニット51のアナロ グ信号用のグランド端子55と接続される。

【００１８】 本考案に係る構成として、センサ本体Ｈの外側電極２と連通するターミナル14 と、処理基板21の発振回路入力部24との間に容量ＣなるコンデンサＣが介装され る。ここで、コンデンサＣの容量Ｃは、混合燃料中のアルコール濃度に対応する 静電容量、即ちセンサ本体Ｈの電極の静電容量Ｃ_S に較べて十分に大きい値とな るように設定されている。

【００１９】 ここで、コンデンサＣを介装したことに起因する被検出静電容量Ｃ_S の検出に 係る影響について述べる。 コンデンサＣ₁ と被検出静電容量Ｃ_S とは直列に接続されているので、コンデ ンサＣ₁ と被検出静電容量Ｃ_S との合成容量は、（Ｃ₁ ・Ｃ_S ）／（Ｃ₁ ＋Ｃ_S ）であるが、Ｃ₁ ≫Ｃ_S であるため、（Ｃ₁ ・Ｃ_S ）／（Ｃ₁ ＋Ｃ_S ）≒（Ｃ₁ ・Ｃ_S ）／Ｃ₁ ＝Ｃ_S となる。さらに、コンデンサＣと被検出静電容量Ｃ_S とも 直列に接続されており、Ｃ≫Ｃ_S となるように設定されているので、コンデンサ Ｃと被検出静電容量Ｃ_S との合成容量は、（Ｃ・Ｃ_S ）／（Ｃ＋Ｃ_S ）≒（Ｃ・ Ｃ_S ）／Ｃ＝Ｃ_S となる。

【００２０】 即ち、コンデンサＣを介装しても、被検出静電容量Ｃ_S の検出には影響しない ことが判る。 かかる構成において、外側電極２がケース部材24等を介して車両本体等に接地 される（図において71で図示）ても、前記外側電極２とアルコール濃度に対応す る電圧信号を出力する処理回路41に発振周波数を出力する発振回路31との間にコ ンデンサＣが介装されるので、車両本体と処理回路41の接地電極とは直流成分が 絶縁されることとなる。

【００２１】 従って、車両本体の接地レベルの影響を受けること無く、発振周波数に正しく 対応したアナログ電圧値がコントロールユニット51に入力される。もって、正し くデジタル値に変換されて、アルコール濃度検出の精度の向上が図れることとな る。また、アルコール濃度センサを外側電極２がケース部材を介して車両本体に 接地される構成とすることができ、該センサの設置場所を考慮する必要が無く、 また、該アルコール濃度センサを設置する際にケース部材と車両本体との間に絶 縁部材等を介装する必要も無いので、コスト低減にも繋がる。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係るアルコール濃度センサによれば、センサ部 の電極間の静電容量に対応した信号を処理してアルコール濃度に対応する電圧信 号を出力する処理回路を備えたアルコール濃度センサにおいて、外側電極と処理 回路の接地電極との間にコンデンサを介装する構成としたので、車両本体と処理 回路とは直流成分が絶縁され、燃料が通過する外側電極と内側電極との間の静電 容量に対応した信号が正しく処理回路により出力されることとなり、コントロー ルユニットに入力されるアナログ値が正しく判断され、正しくデジタル値に変換 されて、アルコール濃度検出の精度の向上が図れることとなり、また、アルコー ル濃度センサを設置する際の設置場所の選択に係る自由度も増大するのでコスト 低減にも繋がり、実用的効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す回路図

【図２】従来のアルコール濃度センサの構成図

【図３】従来のアルコール濃度センサの出力処理内容を
示すブロック回路図

【図４】従来のアルコール濃度センサの組立構成図

【図５】従来のアルコール濃度センサの出力処理内容を
示す概略回路図

【符号の説明】

２ 外側電極 ６ 中心電極 14 ターミナル 15 ターミナル 21 基板 22 出力端子 23 グランド端子 31 発振回路 41 処理回路 Ｃ コンデンサ Ｃ_S 静電容量

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車両本体等に接地されるケース部材と導通
   されると共に燃料供給通路の一部を構成する外側電極と
   該外側電極の内側に位置する内側電極とから構成され、
   該電極の間を燃料が通過するセンサ部と、該センサ部の
   電極間の静電容量に対応した信号を処理してアルコール
   濃度に対応する電圧信号を出力する処理回路と、を備え
   たアルコール濃度センサにおいて、 前記外側電極と処理回路の接地電極との間にコンデンサ
   を介装したことを特徴とするアルコール濃度センサ。