JPH0580014A - Alcohol fuel ratio sensor - Google Patents

Alcohol fuel ratio sensor

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JPH0580014A
JPH0580014A JP27045591A JP27045591A JPH0580014A JP H0580014 A JPH0580014 A JP H0580014A JP 27045591 A JP27045591 A JP 27045591A JP 27045591 A JP27045591 A JP 27045591A JP H0580014 A JPH0580014 A JP H0580014A
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JP
Japan
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alcohol
detection
fuel ratio
fuel
electrode pair
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Application number
JP27045591A
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Japanese (ja)
Inventor
Sadayasu Ueno
定寧 上野
Naoki Minami
南  直樹
Takao Sasayama
隆生 笹山
Kazuo Kato
和男 加藤
Norio Hasegawa
紀夫 長谷川
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an alcohol fuel ratio sensor which can detect concentration of alcohol within a fuel highly accurately by compensating for influence of fuel temperature and water content. CONSTITUTION:A change in oscillation frequency due to fuel temperature, that of oscillation frequency due to water composition, and that of leakage resistance are taken out according to an electrostatic capacity for reference which consists of electrodes 11 and 12 where a dielectric which becomes a reference is filled and an electrostatic capacity for detection which consists of electrodes 1 and 2 where a fuel to be inspected is circulated and then temperature compensation according to an up/down counter and an identification of water composition according to a microcomputer table are performed, thus enabling the concentration of alcohol to be detected. Therefore, compensation of temperature and that of water content can be performed by combining a compact sensor element and a circuit, thus obtaining an alcohol fuel ratio sensor which is accurate, reliable, inexpensive, and used easily.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルコール混合燃料を
使用する内燃機関の燃料中でのアルコール混合率を検出
するセンサに係り、特にガソリンとアルコールの混合燃
料中でのアルコール混合率の検出に好適なアルコール燃
料比センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor for detecting an alcohol mixing ratio in a fuel of an internal combustion engine using an alcohol mixing fuel, and more particularly to detecting an alcohol mixing ratio in a gasoline / alcohol mixed fuel. It relates to a suitable alcohol fuel ratio sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】きたるべき資源枯渇に備え、或いは大気
汚染低減の面から、近年、メタノールやエタノールなど
のアルコールを燃料とする内燃機関が注目を集めている
が、ここで全面的なアルコール燃料への移行に先だっ
て、ガソリンにメタノールやエタノールなどのアルコー
ルを混合した、いわゆるアルコール混合燃料を用いた内
燃機関が実用化の機運にある。
2. Description of the Related Art In recent years, internal combustion engines that use alcohol such as methanol and ethanol as fuel have been attracting attention in order to prepare for the exhaustion of resources or to reduce air pollution. Prior to the transition, the internal combustion engine using so-called alcohol mixed fuel, in which gasoline and alcohol such as methanol and ethanol are mixed, is in the stage of commercialization.

【0003】ところで、このようなアルコール混合燃料
を用いた内燃機関では、空燃比制御などのエンジン制御
に際して、混合燃料中におけるアルコール混合率の検出
を要する。そこで、従来から、この混合燃料中における
アルコール混合率を検出するセンサとして種々の方式の
ものが提案されているが、それらの中の一種に静電容量
方式のアルコール燃料比センサがあるが、この方式のセ
ンサの従来例については、例えば、実開平2ー1129
49号、実開平2ー89354号、或いは特開平2ー1
90755号などに開示されている。
By the way, in an internal combustion engine using such an alcohol mixed fuel, it is necessary to detect the alcohol mixing ratio in the mixed fuel when controlling the engine such as the air-fuel ratio control. Therefore, various types of sensors have been conventionally proposed as a sensor for detecting the alcohol mixing ratio in the mixed fuel, and one of them is a capacitance type alcohol fuel ratio sensor. For the conventional example of the sensor of the type, for example, the actual Kaihei 2-1129
No. 49, Utility Model No. 2-89354, or JP-A No. 2-1.
No. 90755 and the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、静電
容量方式のアルコール燃料比センサの実用化に際して必
要な下記の点について配慮がされておらず、性能・信頼
性・コスト・使い勝手などに充分にバランスのとれたア
ルコール燃料比センサを提供できないという問題があっ
た。
The above-mentioned prior art does not consider the following points necessary for practical use of the electrostatic capacity type alcohol fuel ratio sensor, and has a performance, reliability, cost and usability. There is a problem that it is impossible to provide a well-balanced alcohol fuel ratio sensor.

【0005】1) 静電容量の温度依存性を補正する方法
として、金属薄膜温度センサなどによるセンサを用いて
いるが、このセンサの燃料温度特性曲線は、靜電容量の
温度依存曲線とは全域にわたって一致するとは言えない
ため、温度補正係数が一定でなく、従って、温度補正の
ためには、温度補正係数マップを予め作成しておき、C
PU(セントラル・プロセッシング・ユニット)による演
算処理が必要であり、このため回路規模の拡大が避けら
れない。
1) As a method for correcting the temperature dependence of capacitance, a sensor such as a metal thin film temperature sensor is used. The fuel temperature characteristic curve of this sensor is the same as the temperature dependence curve of electrostatic capacitance over the entire area. Since it cannot be said that they coincide with each other, the temperature correction coefficient is not constant. Therefore, for temperature correction, a temperature correction coefficient map is created in advance and C
Calculation processing by a PU (Central Processing Unit) is required, and therefore an increase in circuit scale cannot be avoided.

【0006】2) 燃料中への水混入に伴う検出誤差につ
いて配慮がされておらず、充分な検出精度が得られな
い。 3) 燃料中への水の混入によるアルコールと燃料の相分
離対策について、特に配慮がされておらず、検出精度の
低下が免れない。
2) No consideration has been given to the detection error caused by the mixing of water into the fuel, and sufficient detection accuracy cannot be obtained. 3) No particular consideration was given to the measures for phase separation of alcohol and fuel due to the mixing of water into the fuel, and the detection accuracy is unavoidable.

【0007】本発明の目的は、デジタル又はアナログの
小規模回路を用いるだけで、温度補正された検出結果が
直接得られ、充分な実用性を備えたアルコール燃料比セ
ンサを提供することである。また、他の本発明の目的
は、水分混入に伴う検出誤差の補正が可能で、高精度の
検出が可能なアルコール燃料比センサを提供することで
ある。更に別の本発明の目的は、水分混入による相分離
を生じた場合でも、所要の精度での検出が可能で、且
つ、水分混入による腐食、燃料による樹脂の膨潤、これ
らの波及効果としての燃料漏れが充分に防止可能なアル
コール燃料比センサを提供することである。
An object of the present invention is to provide an alcohol fuel ratio sensor having sufficient practicality, which can directly obtain a temperature-corrected detection result by using a small-scale digital or analog circuit. Another object of the present invention is to provide an alcohol fuel ratio sensor capable of correcting a detection error due to mixing of water and capable of highly accurate detection. Still another object of the present invention is that even if phase separation due to water mixing occurs, detection can be performed with the required accuracy, and corrosion due to water mixing, resin swelling due to fuel, and fuel as these ripple effects (EN) An alcohol fuel ratio sensor capable of sufficiently preventing leakage.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】燃料の水分組成と燃料温
度を補正する手段として、本発明では、まず2対の対向
電極を燃料系統内に配置し、一方のアルコール濃度検出
用対向電極間には誘電体として被検燃料が置換する構造
とし、他方の基準用対向電極間には誘電体として置換し
ない既知のアルコール混合燃料または液体か固体の誘電
体を充填するように構成する。
As means for correcting the water content and the fuel temperature of the fuel, in the present invention, two pairs of counter electrodes are first arranged in the fuel system, and one of the counter electrodes for alcohol concentration detection is arranged between the counter electrodes. Is a structure in which the test fuel is replaced as a dielectric, and the other reference counter electrode is filled with a known alcohol-mixed fuel that is not replaced as a dielectric or a liquid or solid dielectric.

【0009】アルコール濃度検出用静電容量CCと基準
用静電容量CRとはそれぞれ発振器または非安定マルチ
バイブレータの発振周波数決定素子として用いる。得ら
れた発振周波数fC、fRは積分器又はアップダウンカウ
ンタにより、アルコール濃度信号から燃料温度に依存す
る信号成分を補正すように信号処理をする。
The alcohol concentration detecting capacitance CC and the reference capacitance CR are used as an oscillation frequency determining element of an oscillator or an astable multivibrator, respectively. The obtained oscillation frequencies f C and f R are processed by an integrator or an up / down counter so as to correct the signal component depending on the fuel temperature from the alcohol concentration signal.

【0010】さらに、水が混入することによってアルコ
ール濃度検出用静電容量CCに並列に入る漏洩抵抗RL
のために、上記検出用と基準用の2つの発振器またはア
ップダウンカウンタの矩形波出力の立上り、又は立下り
の時定数の比からアルコール燃料比信号の水分による補
正をする。
Furthermore, the leakage resistance R L that enters in parallel with the alcohol concentration detecting capacitance CC due to the mixing of water
Therefore, the alcohol fuel ratio signal is corrected by the water content from the ratio of the rising or falling time constants of the rectangular wave outputs of the two oscillators for detection and reference or the up / down counter.

【0011】水分補正と温度補正はシリアルに行ない、
水分組成信号と燃料温度信号は必要に応じて出力する。
水分と温度の補正をされたアルコール燃料比信号はエン
ジンコントロールユニット内に予め用意された複数のマ
ップの中から最適のものを選ぶために使う。
Moisture correction and temperature correction are performed serially,
The water composition signal and the fuel temperature signal are output as needed.
The alcohol / fuel ratio signal with corrected water content and temperature is used to select the optimum one from a plurality of maps prepared in advance in the engine control unit.

【0012】水分混入による相分離対策としては、2対
の対向電極を容器内の天井面から底面までの全域に鉛直
に配置するとともに、容器内の底面付近に出口を設ける
ことで比重差による水溜まりを防止する。
As a countermeasure for phase separation due to water mixture, two pairs of counter electrodes are vertically arranged in the entire area from the ceiling surface to the bottom surface in the container, and an outlet is provided near the bottom surface in the container to collect water due to a difference in specific gravity. Prevent.

【0013】腐食・膨潤・封止対策としては、対向電極
間の表面にフッ素樹脂系皮膜を設ける。
As a measure against corrosion, swelling and sealing, a fluororesin film is provided on the surface between the opposed electrodes.

【0014】[0014]

【作用】燃料系統中に設けた金属容器内に2対の対向電
極を配置し、一方はアルコール濃度検出用靜電容量C
C、他方は一定のアルコール濃度でしかも水分が含まれ
ない燃料を予め充填した基準用靜電容量CRとして形成
する。これらの靜電容量は発振器の周波数決定素子とし
て用いる。これらから出力された周波数の内、fCは水
分による誤差分と温度による誤差分を含むアルコール濃
度信号であり、fRは温度による誤差分のみを含む所定
アルコール濃度における温度信号となる。従って、これ
らの信号を比較することにより、温度補正されたアルコ
ール濃度を検出することができる。
[Function] Two pairs of counter electrodes are arranged in a metal container provided in the fuel system, one of which is a capacitance C for alcohol concentration detection.
C, the other is formed as a reference electrostatic capacity CR which is pre-filled with a fuel having a constant alcohol concentration and containing no water. These capacitances are used as the frequency determining element of the oscillator. Of the frequencies output from these, f C is an alcohol concentration signal including an error due to moisture and an error due to temperature, and f R is a temperature signal at a predetermined alcohol concentration including only an error due to temperature. Therefore, the temperature-corrected alcohol concentration can be detected by comparing these signals.

【0015】まず、温度補正法について説明する。アプ
ダウンカウンタを用い、fRでカウントアップし、fC
でカウントダウンする時、所定のカウントアップ時間t
0を決めておくと、これが基準温度となり、カウントア
ップ電圧V0が正規化された燃料温度を表わす。このV
0をfCでカウントダウンすると、そのカウントダウン
時間 tCは温度補正されたアルコール濃度と相関があ
る。ここで、fCまたはfR、およびt0は温度補正精
度を向上するために調整または最適化することができ
る。
First, the temperature correction method will be described. Use the up-down counter to count up at fR, fC
When counting down at, a predetermined count-up time t
When 0 is determined, this becomes the reference temperature, and the count-up voltage V0 represents the normalized fuel temperature. This V
When 0 is counted down by fC, the countdown time tC has a correlation with the temperature-corrected alcohol concentration. Here, fC or fR, and t0 can be adjusted or optimized to improve temperature correction accuracy.

【0016】次に水分補正につき説明する。混入した水
分組成率は靜電容量および、これに並列に入る漏洩抵抗
と相関関係がある。そこで、非安定マルチバイブレータ
の出力の発振周波数fCから水分組成率を求めることが
できる。しかし、一方の発振周波数fC1では水分組成率
を特定できないため、例えば、他方の発振周波数とし
て、検出容量に並列に靜電容量を接続したときの周波数
C2を求め、これら2種の周波数からマイコンのテーブ
ルを使ってアルコール濃度を特定することができる。
Next, the moisture correction will be described. The composition ratio of the mixed water has a correlation with the electrostatic capacity and the leakage resistance that enters in parallel with it. Therefore, the water composition ratio can be obtained from the oscillation frequency fC of the output of the unstable multivibrator. However, since the water composition ratio cannot be specified with one oscillation frequency f C1 , for example, the frequency f C2 when the electrostatic capacitance is connected in parallel to the detection capacitance is obtained as the other oscillation frequency, and the microcomputer frequency is calculated from these two types of frequencies. You can specify the alcohol concentration using the table in.

【0017】なお、水分組成率を特定する別の方法とし
ては、帰還抵抗を放電時に大きいものに置換えて検出用
靜電容量からの放電の時定数の変化Δτ/τを求め、f
C1とΔτ/τとからマイコンのテーブルを使ってアル
コール濃度を求めることもできる。
As another method for specifying the water composition ratio, the feedback resistance is replaced with a large value at the time of discharge to obtain the change Δτ / τ in the discharge time constant from the detection electrostatic capacitance, and f
The alcohol concentration can also be obtained from C1 and Δτ / τ using a table of the microcomputer.

【0018】通常の使用状態において水分が混入する
と、静電容量と並列に入る漏洩抵抗は2〜3桁低減す
る。従って、漏洩抵抗によるアルコール濃度の補正は、
温度補正と同様に必要である。
When water is mixed in in a normal use state, the leakage resistance that enters in parallel with the capacitance is reduced by two to three digits. Therefore, the correction of the alcohol concentration by the leakage resistance is
Required as well as temperature correction.

【0019】アルコール混合燃料に水分が混入すると、
一般にアルコールと水の親和性が高いためアルコールと
ガソリンとは静止状態で相分離を生じる。このような場
合でも平均的なアルコール濃度を検出するために、燃料
容器の天井面から底面まで鉛直に対向電極を配置する。
さらに燃料容器の入口通路と出口通路の位置関係は、容
器内の燃料が速やかに置換するように、入口は底面に近
く、出口は天井面に近く配置する。
When water is mixed in the alcohol mixed fuel,
Generally, since alcohol and water have a high affinity, alcohol and gasoline undergo phase separation in a stationary state. Even in such a case, in order to detect the average alcohol concentration, the counter electrode is arranged vertically from the ceiling surface to the bottom surface of the fuel container.
Further, regarding the positional relationship between the inlet passage and the outlet passage of the fuel container, the inlet is arranged near the bottom surface and the outlet is arranged near the ceiling surface so that the fuel in the container is quickly replaced.

【0020】静電容量の変化を信号処理する手法として
は、周波数に変換してデジタルな論理回路で処理し、デ
ジタルに出力するのが効率的である。温度補正もデジタ
ルに処理するには、アップダウンカウンタを使う方法が
ある。なおアナログ出力も可能にしておいてもよい。
As a method of signal processing the change in capacitance, it is effective to convert the signal into a frequency, process it with a digital logic circuit, and output it digitally. There is a method of using an up-down counter to process the temperature correction digitally. Note that analog output may be possible.

【0021】アルコール燃料比センサの取付け位置は、
エンジンの燃料供給系統の燃料ポンプ側で、プレッシャ
レギュレータや噴射弁に近い位置に置くと、噴射される
燃料との一致性が良くなる。そこで、センサをプレッシ
ャレギュレータに内蔵することにより取付け性を改善す
ることができる。
The mounting position of the alcohol fuel ratio sensor is
If it is placed near the pressure regulator and the injection valve on the fuel pump side of the fuel supply system of the engine, the consistency with the injected fuel is improved. Therefore, by incorporating the sensor in the pressure regulator, the mountability can be improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明によるアルコール燃料比センサ
について、図示の実施例により詳細に説明する。図1は
本発明の一実施例を示す断面構造図で、図において、1
はアルコール濃度検出用靜電容量素子を形成する内側電
極、2は同じく外側電極で、何れも金属管で作られ、絶
縁性支持部材4、5で同心円状の間隙を保つようにして
保持されており、それらの間に形成される静電容量が検
出静電容量値CCとなる。
The alcohol fuel ratio sensor according to the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a sectional structural view showing an embodiment of the present invention.
Is an inner electrode forming an electrostatic capacitance element for alcohol concentration detection, 2 is also an outer electrode, both of which are made of a metal tube and are held by insulating support members 4 and 5 so as to maintain a concentric gap. , The capacitance formed between them becomes the detected capacitance value CC.

【0023】外側電極2には複数の流通孔3が設けられ
ており、燃料が容易に流入、流出できるようになってい
る。内側電極1は、フランジ15にガラスで封着された
引出し端子6に接続され、これにより外部への導電路が
引き出されているが、外側電極2は金属容器8に設けら
れているくぼみ7により保持され、金属容器8に導通し
ている。一方、金属容器8には燃料の流入管13と、流
出管14が接続され、エンジンの燃料供給経路に接続さ
れるが、このとき、フランジ15との間はOリング16
で外部と封止されている。
The outer electrode 2 is provided with a plurality of flow holes 3 so that fuel can easily flow in and out. The inner electrode 1 is connected to a lead-out terminal 6 which is sealed to the flange 15 with glass, so that a conductive path to the outside is drawn out, while the outer electrode 2 is formed by a recess 7 provided in a metal container 8. It is held and electrically connected to the metal container 8. On the other hand, the fuel inflow pipe 13 and the outflow pipe 14 are connected to the metal container 8 and are connected to the fuel supply path of the engine.
It is sealed from the outside.

【0024】一方、10は基準静電容量素子を形成する
内側電極で、11は同じく外側電極であり、これらもア
ルコール濃度検出用靜電容量素子を形成する内側電極1
及び外側電極2と同じ構成を有しているが、但し外側電
極11には流通孔が無く、これらの電極間には、比誘電
率が既知の誘電体12が充填してあり、これら電極の間
に形成される静電容量が基準静電容量CRとなる。
On the other hand, 10 is an inner electrode forming the reference capacitance element, 11 is also an outer electrode, and these are also the inner electrodes 1 forming the alcohol concentration detecting electrostatic capacitance element.
And has the same configuration as the outer electrode 2, except that the outer electrode 11 has no through holes, and a dielectric 12 having a known relative permittivity is filled between these electrodes. The capacitance formed between them becomes the reference capacitance CR.

【0025】誘電体12としては、水分を含まず、既知
のアルコール濃度からなる燃料を用いるが、他の実施例
としては、比誘電率の温度特性が被検燃料のそれと近似
した誘電体を用いるようにしてもよい。
As the dielectric 12, a fuel which does not contain water and has a known alcohol concentration is used, but as another embodiment, a dielectric whose temperature characteristic of relative permittivity is similar to that of the test fuel is used. You may do it.

【0026】これら2組の静電容量CC、CRは接続金
具9により取り出され、プリント基板19に搭載された
信号処理回路20で処理された後、温度による補正と水
分による補正が加えられた上でリード22から出力され
る。なお、17はプリント基板の固定ねじ、18はセン
サの取付け金具、21は信号処理回路の収納ケースであ
る。
These two sets of electrostatic capacitances CC and CR are taken out by the connection fittings 9 and processed by the signal processing circuit 20 mounted on the printed circuit board 19 and then corrected by temperature and water. Is output from the lead 22. Reference numeral 17 is a fixing screw for the printed circuit board, 18 is a mounting bracket for the sensor, and 21 is a housing for the signal processing circuit.

【0027】そして、この実施例では、図から明らかな
ように、2組の靜電容量CC、CRを構成する内側電極
1、10と外側電極2、11は、いずれも金属容器8内
で垂直に、天井面から底面まで達するように配置してあ
り、これにより、燃料に相分離が発生したときでも、そ
の影響を受けずにアルコール濃度を平均的に検出できる
ようになっている。
In this embodiment, as is clear from the figure, the inner electrodes 1 and 10 and the outer electrodes 2 and 11 which form the two sets of electrostatic capacitances CC and CR are vertically arranged in the metal container 8. The fuel cell is arranged so as to reach from the ceiling surface to the bottom surface, so that even if phase separation occurs in the fuel, the alcohol concentration can be detected on average without being affected by it.

【0028】次に、この実施例では、これら2組の靜電
容量CC、CRを構成する内側電極1、10と外側電極
2、11は、いずれもその表面がフッ素樹脂系被膜材で
覆ってあり、これにより、燃料中の水分などによる腐食
が生じないようにしてある。また、この実施例では、そ
の電子回路モジュールを、2組の靜電容量CC、CRを
内蔵した燃料容器外に隣接した収納ケースに一体化配置
しており、これにより、エンジンに装着する場合のスペ
ースファクタが良くできる。
Next, in this embodiment, the surfaces of the inner electrodes 1 and 10 and the outer electrodes 2 and 11 constituting these two sets of electrostatic capacitances CC and CR are covered with a fluororesin coating material. This prevents corrosion due to moisture in the fuel. Further, in this embodiment, the electronic circuit module is integrally arranged in the storage case adjacent to the outside of the fuel container containing the two sets of electrostatic capacities CC and CR, thereby providing a space for mounting on the engine. You can improve the factor.

【0029】図2は、アルコール燃料比センサを用いた
エンジン制御システムの一例を示したもので、図におい
て、26がアルコール燃料比センサであり、33はエン
ジン制御用のマイクロコンピュータである。燃料はポン
プ27で加圧され、レギュレータ(燃料噴射圧力制御弁)
30で調圧され、インジェクタ28、29から噴射され
る。エンジンの気筒内で圧縮された混合気は、点火制御
ユニット34から点火コイル35を経て供給される高電
圧により点火プラグで発生する火花放電によって点火さ
れる。
FIG. 2 shows an example of an engine control system using an alcohol fuel ratio sensor. In the figure, 26 is an alcohol fuel ratio sensor and 33 is an engine control microcomputer. Fuel is pressurized by the pump 27, regulator (fuel injection pressure control valve)
The pressure is adjusted by 30, and the fuel is injected from the injectors 28, 29. The air-fuel mixture compressed in the cylinder of the engine is ignited by the spark discharge generated in the spark plug by the high voltage supplied from the ignition control unit 34 through the ignition coil 35.

【0030】このとき、マイクロコンピュータ33は、
水温センサ31、酸素センサ32からの信号と共にアル
コール燃料比センサ26からの信号を取り込み、ガソリ
ンにアルコールが混合された場合、その濃度を検出し、
それに応じて始動時やパワー領域での空燃比を適切に制
御するのである。
At this time, the microcomputer 33
When the signal from the alcohol fuel ratio sensor 26 is taken in together with the signals from the water temperature sensor 31 and the oxygen sensor 32, and when alcohol is mixed with gasoline, the concentration is detected,
Accordingly, the air-fuel ratio at the time of starting or in the power range is appropriately controlled.

【0031】図3は、本発明におけるアルコール燃料セ
ンサの信号処理回路の一実施例で、内側電極1、外側電
極2、流通孔3からなるアルコール濃度検出用靜電容量
素子により形成される検出用静電容量CCは検出用発振
器46に接続され、内側電極10、外側電極11からな
る基準靜電容量素子により形成される基準静電容量CR
は基準用発振器47に接続され、それぞれの発振器の周
波数決定素子として用いられる。そして、このとき、基
準靜電容量素子を構成する内側電極10と外側電極11
との間には、水分ゼロの既知の誘電体、例えばアルコー
ル濃度50%の燃料が、誘電体12(図1)として充填し
てある。
FIG. 3 shows an embodiment of a signal processing circuit of an alcohol fuel sensor according to the present invention, which is a static capacitance for detection formed by an alcohol concentration detecting electrostatic capacitance element composed of an inner electrode 1, an outer electrode 2 and a flow hole 3. The capacitance CC is connected to the detecting oscillator 46, and is formed by a reference capacitance element including the inner electrode 10 and the outer electrode 11, and the reference capacitance CR.
Is connected to the reference oscillator 47 and is used as a frequency determining element of each oscillator. Then, at this time, the inner electrode 10 and the outer electrode 11 constituting the reference electrostatic capacitance element
A known dielectric substance having zero water content, for example, a fuel having an alcohol concentration of 50% is filled as a dielectric substance 12 (FIG. 1).

【0032】この結果、検出用発振器46の周波数fC
はアルコール濃度と比例関係をもって変化するのに対し
て、基準用発振器47の出力周波数fR はセンサ内の燃
料の温度にだけ依存して変化するものとなる。なお、こ
の結果、基準用発振器47の出力周波数fR は燃料温度
を表わす信号として使えるので、別途、端子52を設け
て取り出せるように構成してある。
As a result, the frequency f C of the detecting oscillator 46 is
Changes in proportion to the alcohol concentration, whereas the output frequency f R of the reference oscillator 47 changes depending only on the temperature of the fuel in the sensor. As a result, since the output frequency f R of the reference oscillator 47 can be used as a signal indicating the fuel temperature, the terminal 52 is separately provided and taken out.

【0033】48はアップカウント動作とダウンカウン
ト動作を切換えるゲート回路、49はアップダウンカウ
ンタ、50はワンショットマルチバイブレータである。
ゲート回路48は、ワンショットマルチバイブレータ5
0の出力が“L”レベルのときには基準用発振器46の
出力をアップダウンカウンタ49のクロック入力に切換
えているが、ワンショットマルチバイブレータ50の出
力が“H”レベルになったときには、基準用発振器47
の出力をアップダウンカウンタ49のクロック入力に切
換える働きをする。
Reference numeral 48 is a gate circuit for switching between up-counting operation and down-counting operation, 49 is an up-down counter, and 50 is a one-shot multivibrator.
The gate circuit 48 includes the one-shot multivibrator 5
When the output of 0 is "L" level, the output of the reference oscillator 46 is switched to the clock input of the up / down counter 49, but when the output of the one-shot multivibrator 50 becomes "H" level, the reference oscillator is switched. 47
Of the up-down counter 49 is switched to the clock input of the up-down counter 49.

【0034】アップダウンカウンタ49は、ワンショッ
トマルチバイブレータ50の出力が“H”レベルになっ
たときアップカウント動作を行い、ワンショットマルチ
バイブレータ50の出力が“L”レベルのときにはダウ
ンカウント動作を行なうもので、カウント値がゼロにな
ったときにOUT出力にパルスを発生し、ワンショット
マルチバイブレータ50にトリガパルスを供給する働き
をする。
The up-down counter 49 performs an up-count operation when the output of the one-shot multi-vibrator 50 becomes "H" level, and performs a down-count operation when the output of the one-shot multi-vibrator 50 is "L" level. When the count value becomes zero, a pulse is generated at the OUT output and the one-shot multivibrator 50 is supplied with a trigger pulse.

【0035】ワンショットマルチバイブレータ50は所
定の時定数をもち、通常は“L”レベル出力状態を保つ
が、アップダウンカウンタ49からのトリガパルスが入
力されるごとに所定時間TR (以下、これを基準時間と
いう)だけ“H”レベルになる信号を出力する働きをす
る。
The one-shot multivibrator 50 has a predetermined time constant, and normally maintains the "L" level output state, but a predetermined time T R (hereinafter, this is set every time the trigger pulse from the up / down counter 49 is input). Is referred to as a reference time), and outputs a signal that goes to "H" level.

【0036】次に、この実施例の動作について説明す
る。温度が変化すると燃料の比誘電率も変化し、この結
果、燃料中のアルコール濃度に対する発振周波数特性
は、例えば図4に示すように変化する。従って、燃料中
のアルコール濃度の検出に際しては、この温度変化によ
る影響を補正しなければならないが、図3の実施例で
は、この補正動作は次のようにして得られる。図5は、
図3の実施例の動作シーケンスと、これによる温度補正
動作及びアルコール濃度計測の説明図で、以下、この図
によりアップダウンカウンタ49によるアルコール温度
補正動作を説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the temperature changes, the relative dielectric constant of the fuel also changes, and as a result, the oscillation frequency characteristic with respect to the alcohol concentration in the fuel changes as shown in FIG. 4, for example. Therefore, when detecting the alcohol concentration in the fuel, the effect of this temperature change must be corrected, but in the embodiment of FIG. 3, this correction operation is obtained as follows. Figure 5
In the operation sequence of the embodiment of FIG. 3 and an explanatory diagram of the temperature correction operation and the alcohol concentration measurement by the operation sequence, the alcohol temperature correction operation by the up / down counter 49 will be described below with reference to this figure.

【0037】システムに動作電圧が与えられると、まず
発振器46、47が発振を開始し、これによりアップカ
ウンタ49からパルスが発生され、これを契機として動
作シーケンスが開始する。すなわち、これにより、まず
ワンショットマルチバイブレータ50の出力が“H”レ
ベルになり、この結果、ゲート回路48は基準用発振器
47の出力をアップダウンカウンタ49に供給するよう
に切換えられ、同時にアップダウンカウンタ49のU/
D端子にトリガが掛り、アップカウント動作に切換え、
まず基準用発振周波数fR を基準時間tRだけアップカ
ウントする。
When an operating voltage is applied to the system, first the oscillators 46 and 47 start oscillating, which causes the up counter 49 to generate a pulse, which triggers the operation sequence. That is, as a result, the output of the one-shot multivibrator 50 first becomes the "H" level, and as a result, the gate circuit 48 is switched so as to supply the output of the reference oscillator 47 to the up / down counter 49, and at the same time up / down. Counter 49 U /
Trigger on the D terminal, switch to up-count operation,
First, the reference oscillation frequency f R is counted up for the reference time t R.

【0038】こうして、基準時間tR が経過するとワン
ショットマルチバイブレータ50の出力が“L”レベル
に立ち下がるので、ここで、ゲート回路48は検出用発
振器46の出力に切換わり、同時にアップダウンカウン
タ49はダウンカウント動作に切換わって、今度は検出
用発振器46の出力周波数fC でカウントダウンして行
き、アップダウンカウンタ49のカウント値がゼロにな
ると、再び、このアップダウンカウンタ49はトリガパ
ルスを発生し、この結果、動作シーケンスは元に戻り、
以後、同じ動作を繰り返す。
Thus, when the reference time t R elapses, the output of the one-shot multivibrator 50 falls to the "L" level, so that the gate circuit 48 switches to the output of the detecting oscillator 46 at the same time, and at the same time, the up / down counter. 49 switches to the down count operation, and this time counts down at the output frequency f C of the detection oscillator 46, and when the count value of the up / down counter 49 becomes zero, the up / down counter 49 again generates a trigger pulse. Occurs, and as a result, the operation sequence is restored,
After that, the same operation is repeated.

【0039】そこで、このときの基準用発振周波数fR
を基準時間tR だけアップカウントしたときのカウント
値をC1 とし、このカウント値C1 から周波数fC でカ
ウントダウンして行き、アップダウンカウンタ49のカ
ウント値がゼロになるまでの時間をt1 とすると、1回
のシーケンス当りでの時間tR とt1によるデューティ
比 t1/(tR+t1)が、誘電体12を基準としたアルコ
ール濃度を表わすことになる。
Therefore, the reference oscillation frequency f R at this time is
The count value when the up-count only reference time t R as C 1, continue to count down at the frequency f C of the count value C 1, t 1 the time until the count value of the up-down counter 49 becomes zero Then, the duty ratio t 1 / (t R + t 1 ) depending on the time t R and t 1 per one sequence represents the alcohol concentration with reference to the dielectric 12.

【0040】そこで、マイクロコンピュータ33(図2)
は、端子51(図3)からワンショットマルチバイブレー
タ50のOUT出力を取り込み、この出力信号のデュー
ティ比 t1/(tR+t1) を演算し、燃料中のアルコー
ル濃度を求め、それに応じてエンジンの空燃比を制御す
るのである。
Therefore, the microcomputer 33 (FIG. 2)
Takes in the OUT output of the one-shot multi-vibrator 50 from the terminal 51 (FIG. 3), calculates the duty ratio t 1 / (t R + t 1 ) of this output signal, and obtains the alcohol concentration in the fuel. It controls the air-fuel ratio of the engine.

【0041】ところで、いま、燃料の温度が変化し、そ
れまでの温度T1からΔTだけ増加して、温度T1+ΔT
になったとする。そうすると、検出用静電容量CCと、
基準静電容量CRの静電容量が減り、図4に示したよう
に、検出用発振器46及び基準用発振器47の発振周波
数が上がるので、図5の(2)に示すように、基準用発振
周波数fR を基準時間tR だけアップカウントしたとき
のカウント値はC1 からC1+ΔCに増加する。
By the way, the temperature of the fuel is changed, and the temperature T 1 is increased by ΔT from the previous temperature T 1 to obtain the temperature T 1 + ΔT.
Let's say. Then, the detection capacitance CC,
Since the capacitance of the reference capacitance CR decreases and the oscillation frequencies of the detection oscillator 46 and the reference oscillator 47 increase as shown in FIG. 4, as shown in (2) of FIG. count value when the frequency f R and only up-count reference time t R increases from C 1 to C 1 + [Delta] C.

【0042】然し乍ら、このときには、検出用発振器4
6の発振周波数fC も同じように増加しているので、こ
のときのカウント値C1+ΔCからカウントダウンして
行き、アップダウンカウンタ49のカウント値がゼロに
なるまでの時間t1 は、温度がT1 のときと同じにな
り、温度変化分は打消され、アルコール濃度に対応した
デューティ比 t1/(tR+t1) の出力信号を得ること
ができるのである。
However, at this time, the detection oscillator 4
Since the oscillation frequency f C of 6 also increases in the same manner, the time t 1 from when the count value C 1 + ΔC at this time is counted down until the count value of the up / down counter 49 becomes zero is As in the case of T 1, the change in temperature is canceled out, and the output signal of the duty ratio t 1 / (t R + t 1 ) corresponding to the alcohol concentration can be obtained.

【0043】一方、図5(2) における燃料のアルコール
濃度をa1 とし、これがa2 に増加したとすると、今度
は検出用発振器46の発振周波数fC だけが減少するの
で、図5(3) に示すように、検出用発振器46の発振周
波数fC によるカウントダウン時間がt2 になり、この
結果、出力信号のデューティ比は、t2/(tR+t2)と
なり、アルコール濃度a2 を検出することができるので
ある。
On the other hand, if the alcohol concentration of the fuel in FIG. 5 (2) is set to a 1 and this is increased to a 2 , only the oscillation frequency f C of the detection oscillator 46 is reduced this time. ), The countdown time by the oscillation frequency f C of the detection oscillator 46 becomes t 2 , and as a result, the duty ratio of the output signal becomes t 2 / (t R + t 2 ), and the alcohol concentration a 2 is It can be detected.

【0044】従って、この実施例によれば、センサ自体
から、直接、温度補正されたアルコール濃度信号を得る
ことができ、マイクロコンピュータにマップを設けるこ
となく、正確なアルコール濃度を容易に検出することが
でき、アルコール混合燃料を使用したエンジンを的確に
制御することができる。
Therefore, according to this embodiment, the temperature-corrected alcohol concentration signal can be directly obtained from the sensor itself, and the accurate alcohol concentration can be easily detected without providing a map in the microcomputer. Therefore, the engine using the alcohol-blended fuel can be accurately controlled.

【0045】なお、アップダウンカウンタ49の代り
に、基準用発振器47の出力により正方向積分を行い、
検出用発振器46の出力により負方向の積分を行う積分
器を用い、この積分器の出力により温度補正されたアル
コール濃度を検出するように構成しても良い。
Instead of the up / down counter 49, the output of the reference oscillator 47 performs forward integration,
It is also possible to use an integrator that performs integration in the negative direction by the output of the detection oscillator 46 and detect the temperature-corrected alcohol concentration by the output of this integrator.

【0046】ところで、静電容量方式のアルコール燃料
比センサでは、図6に示すように、燃料中に水分が混入
すると、検出誤差を生じる。なお、この図6は、燃料中
に存在する水分組成率が、アルコール濃度−発振周波数
特性に与える影響を示したものである。従って、本発明
のような静電容量方式のアルコール燃料比センサでは、
この水分混入による誤差を補正してアルコール濃度を検
出する必要があり、以下、この水分補正を行なうように
した本発明の一実施例について、図7により説明する。
By the way, in the capacitance type alcohol fuel ratio sensor, as shown in FIG. 6, when water is mixed in the fuel, a detection error occurs. Note that FIG. 6 shows the effect of the water composition ratio existing in the fuel on the alcohol concentration-oscillation frequency characteristic. Therefore, in the electrostatic capacity type alcohol fuel ratio sensor like the present invention,
It is necessary to correct the error due to this mixing of water to detect the alcohol concentration, and one embodiment of the present invention in which this water correction is performed will be described below with reference to FIG. 7.

【0047】この図7の(1)は、図3の実施例における
検出用発振器46の構成を示したもので、70はインバ
ータ(反転増幅回路)で、これにスイッチSを組合せ、こ
のスイッチSをA接点側に切換えたときには、帰還抵抗
F と検出用静電容量素子による静電容量CCがインバ
ータ70に組合わされて非安定マルチバイブレータ回路
が構成され、B接点側に切換えたときには、静電容量C
Cに、静電容量がCの外付コンデンサが並列に接続さ
れ、これと、帰還抵抗RF にダイオードDが並列に接続
された回路とがインバータ70に組合わされて非安定マ
ルチバイブレータ回路が構成されるようにする。そし
て、このとき、燃料中に水分が混入していたとすると、
この水分による漏洩抵抗RL が検出用静電容量素子によ
る静電容量CCと並列に形成された形となる。
FIG. 7 (1) shows the structure of the detecting oscillator 46 in the embodiment of FIG. 3. Reference numeral 70 denotes an inverter (inversion amplifier circuit), which is combined with a switch S, and this switch S Is switched to the A contact side, the feedback resistance R F and the electrostatic capacitance CC by the detecting capacitance element are combined with the inverter 70 to form an unstable multivibrator circuit. Capacitance C
An external capacitor having a capacitance of C is connected in parallel to C, and a circuit in which a diode D is connected in parallel to the feedback resistor R F is combined with the inverter 70 to form an astable multivibrator circuit. To be done. At this time, if water is mixed in the fuel,
The leakage resistance R L due to this moisture is formed in parallel with the capacitance CC of the detection capacitance element.

【0048】そして、まず、スイッチSを接点Aに切換
えたときの発振発振周波数fC1を求め、次にスイッSを
接点B側に切換えたときの発振周波数fC2を求める。
First, the oscillation frequency f C1 when the switch S is switched to the contact A is determined, and then the oscillation frequency f C2 when the switch S is switched to the contact B side is determined.

【0049】このときの発振周波数fC2は、検出用静電
容量CCに、これよりは充分に静電容量が大きな外付コ
ンデンサが並列に接続された状態での発振周波数となる
が、このとき、ダイオードDは、検出用静電容量CCと
外付コンデンサに充電された電荷が漏洩抵抗RL だけに
より放電されるようにする働きをし、これにより、発振
周波数fC2が漏洩抵抗RLの抵抗値、つまり燃料中に混
入している水分の量に充分に相関がとれたものとなるよ
うにしている。
The oscillating frequency f C2 at this time is the oscillating frequency in the state where the detecting capacitance CC and the external capacitor having a sufficiently large capacitance are connected in parallel. , The diode D functions so that the electric charge charged in the detection capacitance CC and the external capacitor is discharged only by the leakage resistance R L , whereby the oscillation frequency f C2 is less than that of the leakage resistance R L. The resistance value, that is, the amount of water mixed in the fuel is sufficiently correlated.

【0050】次に、これらの発振発振周波数fC1、fC2
は、順次、マイクロコンピュータ33(図2)に取り込ま
れ、これらにより、予めマイクロコンピュータ33内に
格納してある、図7の(2)に示すアルコール濃度テーブ
ルを検索し、これらの発振周波数fC1、fC2とアルコー
ル濃度の関係を読出し、水分混入による誤差が補正され
たアルコール濃度を算出するのである。
Next, these oscillations oscillation frequencies f C1 and f C2
Are sequentially loaded into the microcomputer 33 (FIG. 2), and the alcohol concentration table shown in (2) of FIG. 7 stored in the microcomputer 33 in advance is searched by these, and the oscillation frequency f C1 , F C2 and the alcohol concentration are read out, and the alcohol concentration in which the error due to the mixing of water is corrected is calculated.

【0051】従って、このため、スイッチSは電子的な
スイッチ回路で構成され、マイクロコンピュータ33か
らの制御信号により切換制御されるようになっており、
これに応じて、マイクロコンピュータ33には2種のプ
ログラムが備えられており、上記の温度補正されたアル
コール濃度の検出処理に際しては、スイッチSを接点A
側に切換えたままにし、水分混入による誤差を補正して
アルコール濃度を検出する処理に際しては、スイッチS
をA側からB側へと順次切換え、これにより発振発振周
波数fC1、fC2を順次、取り込むように動作するのであ
る。なお、この2種のプログラムは、所定の周期で交互
に実行されるようにしてもよく、或いは任意に実行され
るようにしてもよい。
Therefore, for this reason, the switch S is composed of an electronic switch circuit, and is switch-controlled by a control signal from the microcomputer 33.
In response to this, the microcomputer 33 is provided with two kinds of programs, and the switch S is set to the contact A during the temperature-corrected alcohol concentration detection process.
Switch S side, the switch S is used for the process of correcting the error due to the mixing of water and detecting the alcohol concentration.
Is sequentially switched from the A side to the B side, whereby the oscillation frequencies f C1 and f C2 are sequentially fetched. The two types of programs may be alternately executed at a predetermined cycle, or may be arbitrarily executed.

【0052】次に、これらの発振周波数fC1、fC2
ら、水分による検出誤差が補正されたアルコール濃度を
算出すプロセスについて、図8により説明する。図中、
上側の曲線A0は、水分組成率が0%の場合、曲線A5
同じく5%の場合で、スイッチSがA側に切換えられ、
且つ帰還抵抗RFの抵抗値=6.1kΩにおける特性曲
線であり、下側の曲線B0は、同じく水分組成率が0%
の場合、曲線B5は同じく5%の場合で、スイッチSが
B側に切換えられ、且つ外付けコンデンサCの静電容量
=1000pFで、帰還抵抗RFにダイオードDが並列
に接続された場合の特性曲線である。
Next, the process of calculating the alcohol concentration in which the detection error due to water is corrected from these oscillation frequencies f C1 and f C2 will be described with reference to FIG. In the figure,
The upper curve A 0 is for the case where the water composition ratio is 0%, and the curve A 5 is for the case of 5%, and the switch S is switched to the A side.
Further, it is a characteristic curve when the resistance value of the feedback resistance RF is 6.1 kΩ, and the lower curve B 0 has the same water composition ratio of 0%.
In the case of, the curve B 5 is also 5%, the case where the switch S is switched to the B side, the capacitance of the external capacitor C is 1000 pF, and the diode D is connected in parallel with the feedback resistor RF. It is a characteristic curve.

【0053】まず、検出用発振周波数fC1が得られた段
階で、この検出用発振周波数fC1が2本の曲線A0、A5
と一致するa5点とa0点を求める。しかしながら、この
段階では、アルコール濃度は、この検出用発振周波数f
C1が2本の曲線A0、A5と一致したa5点とa0点の間の
範囲にあるとしか特定できない。そこで、次に、これら
のa5点とa0点で表わされるアルコール濃度が、下側の
2本の曲線B0、B5と一致する点b0、b5を求め、これ
らの点間を結ぶ直線b05を求めておく。
First, when the detection oscillation frequency f C1 is obtained, the detection oscillation frequency f C1 has two curves A 0 and A 5
Request a 5-point and a 0 point that matches. However, at this stage, the alcohol concentration is determined by the detection oscillation frequency f.
It can only be specified that C1 is in the range between the points a 5 and a 0 which coincide with the two curves A 0 and A 5 . Accordingly, next, the alcohol concentration represented by these a 5-point and a 0 point, determine the b 0, b 5 point coincident with the two curves B 0, B 5 of the lower, between these points Find the connecting straight line b 05 .

【0054】次に、検出用発振周波数fC2が得られた段
階で、この周波数fC2が直線b05と交わる点bnを求め
ると、これが、このときの、水分による検出誤差が補正
されたアルコール濃度となる。そこで、このようにし
て、水分含有量とアルコール濃度が既知の燃料について
逐次求めた値を、マイクロコンピュータのテーブルにメ
モリし、図7(2)に示すようなアルコール濃度テーブル
を作成しておけば、以後、マイクロコンピュータ33の
処理により、任意に水分による検出誤差が補正されたア
ルコール濃度を検出することができ、従って、この実施
例によれば、アルコール含有燃料に水分が含まれていた
ときでも、常に正確なアルコール濃度が検出でき、エン
ジンの空燃比などを的確に制御することができる。
Next, when the detection oscillation frequency f C2 was obtained, a point b n at which this frequency f C2 intersects the straight line b 05 was obtained. This was corrected for the detection error due to moisture at this time. Alcohol concentration. Therefore, in this way, the values obtained successively for the fuel of which the water content and the alcohol concentration are known are stored in the table of the microcomputer and the alcohol concentration table as shown in FIG. 7 (2) is created. Thereafter, by the processing of the microcomputer 33, the alcohol concentration in which the detection error due to water is arbitrarily corrected can be detected. Therefore, according to this embodiment, even when the alcohol-containing fuel contains water, , The alcohol concentration can always be detected accurately, and the air-fuel ratio of the engine can be accurately controlled.

【0055】なお、水分組成率を特定する別の方法とし
ては、帰還抵抗を放電時に大きいものに置換えて検出用
靜電容量からの放電の時定数の変化Δτ/τを求め、f
C1とΔτ/τとからマイコンのテーブルを使ってアル
コール濃度を求めることもできる。
As another method for specifying the water composition ratio, the change in the time constant Δτ / τ of the discharge from the electrostatic capacitance for detection is calculated by replacing the feedback resistance with a large one during discharge and f
The alcohol concentration can also be obtained from C1 and Δτ / τ using a table of the microcomputer.

【0056】次に、本発明の更に別の実施例について、
図9により説明する。この図9の実施例は、本発明によ
るセンサを、燃料噴射圧力調整用のレギュレータと一体
化したもので、図において、55はレギュレータの本体
で、56がアルコール濃度検出用靜電容量素子、そして
57が基準静電容量素子であり、検出用靜電容量素子5
6による静電容量値CCと、基準静電容量素子57によ
る基準静電容量CRとが、プリント基板19に搭載され
た信号処理回路20に取り込まれ、ここで処理されてア
ルコール濃度を表わす信号が出力されることになる。
Next, regarding still another embodiment of the present invention,
This will be described with reference to FIG. In this embodiment shown in FIG. 9, the sensor according to the present invention is integrated with a regulator for adjusting fuel injection pressure. Is the reference capacitance element, and the detection capacitance element 5
The capacitance value CC according to 6 and the reference capacitance CR according to the reference capacitance element 57 are taken into the signal processing circuit 20 mounted on the printed circuit board 19 and processed there to generate a signal representing the alcohol concentration. Will be output.

【0057】この図9の実施例によれば、レギュレータ
との一体化により、エンジンルーム内でのスペースファ
クタを良くすることができ、且つ燃料配管レイアウトの
簡潔化の点で有利になる。
According to the embodiment shown in FIG. 9, the space factor in the engine room can be improved by integrating with the regulator, and it is advantageous in simplifying the fuel piping layout.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、アルコール濃度の温度
依存性と水分組成依存性を基準靜電容量により正確に補
正できるようにしたので、所要の精度を有するアルコー
ル燃料比センサをコンパクトな回路構成で実現すること
ができ、性能面及び信頼性、コスト面、使い勝手の面で
充分なバランスのとれたセンサを容易に提供できること
になり、アルコール混合燃料を用いた自動車用エンジン
の実用化と高性能化に大いに貢献することができる。
According to the present invention, the temperature dependence and the water content dependence of the alcohol concentration can be accurately corrected by the reference capacitance, so that the alcohol fuel ratio sensor having the required accuracy can be constructed in a compact circuit configuration. It will be possible to easily provide a sensor that is well balanced in terms of performance, reliability, cost, and usability. Can greatly contribute to

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるアルコール燃料比センサの一実施
例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an alcohol fuel ratio sensor according to the present invention.

【図2】本発明によるアルコール燃料比センサの適用対
象となるアルコール燃料用エンジン制御システムの一例
を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an alcohol fuel engine control system to which the alcohol fuel ratio sensor according to the present invention is applied.

【図3】本発明のアルコール燃料比センサにおける信号
処理部の一実施例を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of a signal processing unit in the alcohol fuel ratio sensor of the present invention.

【図4】アルコール混合燃料の温度依存性を示す特性図
である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing temperature dependence of an alcohol-blended fuel.

【図5】本発明の一実施例によるアルコール濃度検出動
作の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an alcohol concentration detecting operation according to an embodiment of the present invention.

【図6】アルコール混合燃料の水分組成依存性を示す特
性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a water composition dependency of an alcohol mixed fuel.

【図7】本発明によるアルコール燃料比センサの他の一
実施例の構成とテーブルの構成を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of another embodiment of the alcohol fuel ratio sensor according to the present invention and the configuration of a table.

【図8】本発明の他の一実施例によるアルコール濃度検
出動作の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an alcohol concentration detecting operation according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明によるアルコール燃料比センサのさらに
別の一実施例を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing still another embodiment of the alcohol fuel ratio sensor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内側電極(検出用靜電容量) 2 外側電極 3 流通孔 4、5 絶縁性支持部材 6 引出端子 8 金属容器 10 内側電極(基準用靜電容量) 11 外側電極 12 既知の誘電体 13 流入口 14 流出口 20 信号処理回路 1 inner electrode (electrostatic capacity for detection) 2 outer electrode 3 flow hole 4, 5 insulating support member 6 lead terminal 8 metal container 10 inner electrode (reference electric capacity) 11 outer electrode 12 known dielectric 13 inlet 14 flow Exit 20 signal processing circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 直樹 茨城県勝田市大字高場2520番地 日立オー トモテイブエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 笹山 隆生 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 加藤 和男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 長谷川 紀夫 茨城県勝田市大字高場2520番地 自動車機 器技術研究組合内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naoki Minami 2520 Takaba, Takata, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Takao Sasayama 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Hiritsu Co., Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Kazuo Kato 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Institute, Ltd. (72) Inventor Norio Hasegawa, Katsuta City, Ibaraki 2520 Takaba, Automotive Engineering Research Association

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料の比誘電率変化に応じてアルコール
濃度を検出する静電容量方式のアルコール燃料比センサ
において、エンジンへの燃料供給経路に配置した金属容
器と、この金属容器内に配置され容器内の燃料を流通さ
せて誘電体とした検出用の電極対と、上記金属容器内に
配置され性質が既知の物質を封入して誘電体とした基準
用の電極対とを設け、上記検出用の電極対の静電容量と
上記基準用の電極対の静電容量とを比較してアルコール
濃度を検出するように構成したことを特徴とするアルコ
ール燃料比センサ。
1. A capacitance type alcohol fuel ratio sensor for detecting an alcohol concentration according to a change in relative permittivity of fuel, wherein a metal container arranged in a fuel supply path to an engine and a metal container arranged in the metal container. The electrode pair for detection, which is made into a dielectric by circulating the fuel in the container, and the reference electrode pair, which is placed in the metal container and made to be a dielectric by encapsulating a substance of known properties, are provided for the detection. An alcohol fuel ratio sensor, wherein the alcohol fuel ratio sensor is configured to detect the alcohol concentration by comparing the electrostatic capacity of the electrode pair for use with the electrostatic capacity of the reference electrode pair.
【請求項2】 請求項1の発明において、上記検出用と
基準用の電極対が何れも棒状の内側電極と管状の外側電
極を同軸型に配置して構成され、これら検出用と基準用
の電極対が何れも上記金属容器内で垂直に配置され、且
つ該容器の内側天井面から底面まで達する寸法に作られ
ていることを特徴とするアルコール燃料比センサ。
2. The invention according to claim 1, wherein the detection electrode pair and the reference electrode pair are each configured by coaxially arranging a rod-shaped inner electrode and a tubular outer electrode. An alcohol fuel ratio sensor characterized in that all of the electrode pairs are vertically arranged in the metal container and are dimensioned so as to reach from the inner ceiling surface to the bottom surface of the container.
【請求項3】 請求項1の発明において、上記検出用と
基準用の電極対が、何れも厚さ20〜300μmのフッ
素樹脂系材料の被膜で覆われていることを特徴とするア
ルコール燃料比センサ。
3. The alcohol fuel ratio according to claim 1, wherein each of the detection electrode pair and the reference electrode pair is covered with a film of a fluororesin material having a thickness of 20 to 300 μm. Sensor.
【請求項4】 請求項1の発明において、上記金属容器
からの燃料の出口通路が、該金属容器の底面に近い位置
に配置されていることを特徴とするアルコール燃料比セ
ンサ。
4. The alcohol fuel ratio sensor according to claim 1, wherein the fuel outlet passage from the metal container is arranged at a position close to the bottom surface of the metal container.
【請求項5】 請求項1の発明において、上記検出用の
電極対と基準用の電極対による静電容量をそれぞれ周波
数決定用素子として用いた検出用と基準用の発振器と、
上記基準用の発振器の出力によりアップカウントされ、
上記検出用の発振器の出力によりダウンカウントされる
アップダウンカウンタとを設け、このアップダウンカウ
ンタの出力により温度補正されたアルコール濃度を検出
するように構成したことを特徴とするアルコール燃料比
センサ。
5. The detection and reference oscillators according to claim 1, wherein the capacitances of the detection electrode pair and the reference electrode pair are used as frequency determining elements, respectively.
Up-counted by the output of the reference oscillator,
An alcohol fuel ratio sensor, comprising: an up-down counter which is down-counted by the output of the detecting oscillator, and the temperature-corrected alcohol concentration is detected by the output of the up-down counter.
【請求項6】 請求項5の発明において、上記検出用の
電極対と基準用の電極対による静電容量をそれぞれ周波
数決定用素子として用いた検出用と基準用の発振器と、
上記基準用の発振器の出力により正方向積分を行い、上
記検出用の発振器の出力により負方向の積分を行う積分
器とを設け、この積分器の出力により温度補正されたア
ルコール濃度を検出するように構成したことを特徴とす
るアルコール燃料比センサ。
6. The oscillator for detection and reference, each of which uses the capacitance of the electrode pair for detection and the electrode pair for reference as a frequency determining element.
The output of the reference oscillator performs positive direction integration, and the output of the detection oscillator performs negative direction integration, and an integrator is provided to detect the temperature-corrected alcohol concentration by the output of the integrator. An alcohol fuel ratio sensor, which is configured as described above.
【請求項7】 請求項1の発明において、上記金属容器
が、エンジンの燃料供給系に配置されているプレッシャ
レギュレータの圧力制御室で構成されていることを特徴
とするアルコール燃料比センサ。
7. The alcohol fuel ratio sensor according to claim 1, wherein the metal container comprises a pressure control chamber of a pressure regulator arranged in a fuel supply system of an engine.
【請求項8】 請求項1の発明において、上記検出用の
電極対による検出用靜電容量を周波数決定用素子して用
いた非安定マルチバイブレータと、この非安定マルチバ
イブレータの帰還抵抗にダイオードを並列に接続すると
共に、上記検出用靜電容量に既知の静電容量をもつコン
デンサを並列に接続するスイッチ手段とを設け、検出用
靜電容量を周波数決定用素子して用いたときの非安定マ
ルチバイブレータの出力周波数と、上記スイッチ手段に
より上記ダイオードとコンデンサが接続されたときの非
安定マルチバイブレータの出力周波数との比較により水
分補正されたアルコール濃度を検出するように構成した
ことを特徴とするアルコール燃料比センサ。
8. The astable multivibrator according to claim 1, wherein the detecting electrostatic capacity of the detecting electrode pair is used as a frequency determining element, and a diode is connected in parallel to a feedback resistor of the astable multivibrator. And a switch means for connecting a capacitor having a known electrostatic capacity to the detection electrostatic capacitance in parallel with the detection electrostatic capacitance, and an unstable multivibrator when the detection electrostatic capacitance is used as a frequency determining element. An alcohol fuel ratio characterized by being configured to detect the water-corrected alcohol concentration by comparing the output frequency with the output frequency of the astable multivibrator when the diode and the capacitor are connected by the switch means. Sensor.
【請求項9】 請求項8の発明において、水分補正され
たアルコール濃度の検出処理と、温度補正されたアルコ
ール濃度の検出処理とを逐次行なうように構成されてい
ることを特徴とするアルコール燃料比センサ。
9. The alcohol fuel ratio according to claim 8, wherein the water-corrected alcohol concentration detection process and the temperature-corrected alcohol concentration detection process are sequentially performed. Sensor.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277427A (en) * 2001-03-21 2002-09-25 Kawata Mfg Co Ltd Dielectric physical property measuring instrument
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KR20140034788A (en) * 2011-04-13 2014-03-20 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 Electronic device including calibration information and method of using the same

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