JPH0648407Y2 - アルコール濃度測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、アルコール混合ガソリン等のようにアルコー
ルを混合したアルコール混合液体中のアルコール濃度を
測定するアルコール濃度測定装置に関する。

〔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が使用されている。純正ガソリン
とアルコールを混合したガソホールとでは、当然にオク
タン価も変ってくるから、エンジンについての燃料噴射
量、点火時期等も異なってくることになる。そこで、純
正ガソリンを用いた場合の燃料噴射量T_iについてみる
と、 T_i＝T_P×α×α′×C_OEF＋T_S …（１） ただし、T_P ：基本噴射量 α ：空燃比フィードバック補正係数 α′ ：基本空燃比学習補正係数 C_OEF ：各種補正係数 T_S ：バッテリ電圧補正係数 として演算する。この際、酸素センサからの酸素濃度信
号に基づき、空燃比フィードバック補正係数αを補正す
ると共に、基本噴射量T_Pとエンジン回転数Ｎとから基本
空燃比学習補正係数α′を学習補正することにより、空
燃比（空気と燃料の重量比）A/Fが15:1となるように制
御している。

このように、純正ガソリンの空燃比A/Fは15:1である
が、アルコール混合ガソリンの空燃比は第４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となることが知られている。

従って、アルコール混合ガソリンを使用する場合には、
（１）式から燃料噴射量T_i′を、 T_i′＝C_K×T_P×α×α′×C_OEF＋T_S …（２） ただし、C_K：アルコール濃度によって定まる定数 として演算する必要がある。

ここで、アルコール混合ガソリン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は、ガソリンの誘電率
（約２）とアルコールの誘電率（メタノールの比誘電率
は32.6）の相違に基づいてアルコール濃度を測定する静
電容量式アルコールセンサと、ガソリンとアルコールの
固有抵抗値の相違に基づいてアルコール濃度を測定する
抵抗式アルコールセンサとが知られている。

前者の静電容量式アルコールセンサは、第５図に示すよ
うにアルコール混合ガソリン中に所定間隔離間して対向
配設される一対の電極1,2と、該電極1,2に接続されたLC
型の周波数発振器３と、検出スイッチ４を介して該周波
数発振器３と接続された駆動用の直流電源５と、周波数
発振器３に接続され、発振周波数ｆを電圧Ｖに変換する
F/V変換器６とから大略構成されている。そして、電極
1,2間に介在するアルコール混合ガソリン中のアルコー
ル濃度が高くなると、当該アルコール混合ガソリン全体
としての誘電率が高くなって静電容量Ｃが増加すること
に基づき（第６図参照）、静電容量式アルコールセンサ
の周波数発振器４が、次式により ただし、f:発振周波数 L:インダタンス アルコール濃度の変化に応じた周波数ｆを発振すること
になる。そこで、この発振周波数ｆをF/V変換器６によ
って電圧Ｖに変換することにより、アルコール混合ガソ
リンのアルコール濃度に応じた出力電圧V_Sの変化からア
ルコール濃度を測定するようになっている。

一方、前述した抵抗式アルコールセンサは、第７図に示
すようにアルコール混合ガソリン中に所定間隔離間して
対向配設される一対の電極11,12と、一側の電極11と検
出用スイッチ13を介して接続された直流電源14と、該直
流電源14と他側電極12との間に接続された検出用抵抗15
とから構成されている。そして、第８図に示すようにア
ルコール混合ガソリンのアルコール濃度が高くなると抵
抗値が低下することに基づき、検出用抵抗11から導出さ
れた出力電圧V_Sの変化からアルコール濃度を検出するよ
うになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、前記したアルコールセンサのうち、静電容量
式アルコールセンサには次のような不具合がある。即
ち、第１に電極1,2に高周波を印加すると、該電極1,2の
両面に電極反応が起きると共に、その極性が交互に変化
するため、抵抗式アルコールセンサと比較して電極1,2
の劣化が速く、常時通電して使用するのに適さないこと
である。第２に、電荷の移動が始まる迄の時間が掛るた
めに、応答性が速くないことである。第３に、出力変化
率が低いことである。第４には、周波数を電圧に変換す
るため、F/V変換器６等の回路上の誤差が大きいことで
ある。

一方、抵抗式アルコールセンサにあっては、次のような
欠点がある。即ち、エンジンを長時間停止していると、
燃料ポンプ、圧力レギュレータ等の機器や燃料配管から
金属イオンがアルコール混合ガソリン中に析出するた
め、当該アルコール混合ガソリンの電気伝導度が局部的
に高くなる。このため、電極11,12間に形成される抵抗
が低下し、第９図に示すように、エンジン始動時には検
出用抵抗15からの出力電圧V_Sが短時間ではあるが高くな
り、見掛上アルコール濃度が高く検出されてしまう結
果、適正な燃料噴射量の演算ができないことになる。

本考案は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、アルコール濃度を長時間にわたって高精度に測定で
き、しかも測定開始時に金属イオンによる影響を受ける
ことがないようにしたアルコール濃度測定装置を提供す
るものである。

〔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、本考案が採用する構成
は、アルコール混合液体中に対向して設けられる一対の
電極を有し、該電極間に介在するアルコール混合液体の
誘電率からアルコール濃度を測定する静電容量式アルコ
ールセンサと、前記アルコール混合液体中に対向して設
けられる一対の電極を有し、該電極間に介在するアルコ
ール混合液体の抵抗値からアルコール濃度を測定する抵
抗式アルコールセンサと、前記アルコール混合液体中の
アルコール濃度を測定するとき、初めに前記静電容量式
アルコールセンサによってアルコール濃度を測定し、所
定時間経過後前記抵抗式アルコールセンサによる測定に
切換える切換手段とからなる。

〔作用〕 このように構成することにより、金属イオンによってア
ルコール混合液体中の電気伝導度が局部的に高くなって
いる測定初期には、静電容量式アルコールセンサによっ
てアルコール濃度を正確に測定する。所定時間が経過し
た後は抵抗式アルコールセンサによる測定に切換えるこ
とにより、静電容量式アルコールセンサの電極が常時通
電することにより劣化するのを防止する。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第３図に基づき詳
述する。

第１図において、21は静電容量式アルコールセンサで、
該アルコールセンサ21は所定間隔離間して対向配設され
た一対の電極22,23と、該電極22,23に接続された周波数
発振器24と、該周波数発振器24を駆動する直流電源25
と、該直流電源25と周波数発振器25との間に設けられた
静電容量切換スイッチ26と、周波数発振器24に接続さ
れ、発振周波数Ｆを電圧Ｖに変換するF/V変換器27とか
ら構成されている。

一方、図中28は抵抗式アルコールセンサで、該抵抗式ア
ルコールセンサ28は静電容量式アルコールセンサ21と共
用する一対の電極22,23と、一側の電極22と接続された
直流電源29と、他側の電極23に接続された検出用抵抗30
と、該検出用抵抗30と直流電源29との間に接続された抵
抗用切換スイッチ31とから構成されている。

32は例えばマイクロコンピュータ等によって構成される
制御装置で、該制御装置32はCPU等から構成される処理
回路と、ROM又はRAM等からなる記憶回路とを含んで構成
されており、該記憶回路には第２図に示すプログラムと
測定開始時からの所定時間t_oが格納されている。そし
て、該制御装置32の入力側はエンジンスイッチ33と接続
され、出力側は静電容量式アルコールセンサ21及び抵抗
式アルコールセンサ28の各切換スイッチ26,31とそれぞ
れ接続されている。

本実施例は上述の如く構成されており、静電容量式アル
コールセンサ21及び抵抗式アルコールセンサ28がアルコ
ール濃度を測定する基本的動作については、従来技術に
よるものと実質的に異るところはない。そこで、次に、
実施例装置によるアルコール濃度測定処理について、第
２図に示すプログラムを参照しつつ説明する。

まず、処理がスタートし、ステップ１でエンジンスイッ
チ33がONとなった時には、ステップ３に移って制御装置
32の処理回路から静電容量式アルコールセンサ21の切換
スイッチ26にON信号を出力し、抵抗式アルコールセンサ
28の切換スイッチ31にOFF信号を出力する。これによ
り、エンジン始動時には静電容量式アルコールセンサ21
によってアルコール濃度を測定することになる。

ステップ３では制御装置32に格納してある所定時間t_oを
読出して計数し、静電容量式アルコールセンサ21による
測定時間ｔが予め設定された所定時間t_oに達したか否か
を判定する。判定がNOならばｔ＝t_oに達するまでステッ
プ２に戻って静電容量式アルコールセンサ21によりアル
コール濃度を測定する。一方、ステップ３でYESと判定
したときにはステップ４に移り、制御装置32の処理回路
から静電容量用切換スイッチ26にOFF信号を出力し、抵
抗用切換スイッチ31にON信号を出力して静電容量式アル
コールセンサ21から抵抗式アルコールセンサ28による測
定に切換える。以後エンジンを停止するまで抵抗式アル
コールセンサ28によりアルコール濃度を測定する。

かくして、実施例ではエンジンスイッチ33の始動後の所
定時間t_oは静電容量式アルコールセンサ21によってアル
コール濃度を測定するようにしたから、エンジンの停止
中にアルコール混合ガソリン中に析出した金属イオンに
よる影響を受けることなく、エンジン始動後速にアルコ
ール濃度を正確に測定することができる。しかも、エン
ジンの始動後所定時間が経過し、析出したイオンが撹拌
され、アルコール混合ガソリンの電気伝導度が常態に戻
ったら、抵抗式アルコールセンサによる測定に切換える
ことにより、電極22,23の劣化を抑制しつつアルコール
濃度を高精度に測定することができる。

なお、実施例は静電容量式アルコールセンサ21と抵抗式
アルコールセンサ28が共通の電極22,23を持つように構
成したが、第３図に示すように、各アルコールセンサ2
1,28′が別個の電極22,23,22′,23′を持つ構成にして
もよいことは勿論である。また、実施例はアルコール混
合液体としてアルコール混合ガソリンを例に挙げたが、
本考案はこれ以外のアルコール混合液体を適用しうるも
のである。

〔考案の効果〕

本考案は以上詳述した如くであって、アルコール濃度の
測定開始時には静電容量式アルコールセンサを用い、所
定時間経過後は抵抗式アルコールセンサによる測定に切
換えるように構成したから、金属イオンによる影響を受
けず、しかも電極を劣化させることなく、アルコール濃
度を測定開始時から長時間にわたって高精度に測定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の実施例に係り、第１図は
アルコール濃度測定装置の全体構成図、第２図はアルコ
ール濃度を測定する場合の流れ図、第３図は実施例の変
形例に係るアルコール濃度測定装置の全体構成図、第４
図ないし第９図は従来技術に係り、第４図はアルコール
濃度に対する空燃比の関係を示す線図、第５図は静電容
量式アルコールセンサの構成説明図、第６図はアルコー
ル濃度と静電容量の関係を示す線図、第７図は抵抗式ア
ルコールセンサの構成説明図、第８図はアルコール濃度
と検出抵抗の関係を示す線図、第９図はエンジン始動時
から停止までの抵抗式アルコールセンサの出力電圧特性
を示す線図である。 21…静電容量式アルコールセンサ、22,22′、23,23′…
電極、28,28′…抵抗式アルコールセンサ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アルコール混合液体中に対向して設けられ
   る一対の電極を有し、該電極間に介在するアルコール混
   合液体の誘電率からアルコール濃度を測定する静電容量
   式アルコールセンサと、前記アルコール混合液体中に対
   向して設けられる一対の電極を有し、該電極間に介在す
   るアルコール混合液体の抵抗値からアルコール濃度を測
   定する抵抗式アルコールセンサと、前記アルコール混合
   液体中のアルコール濃度を測定するとき、初めに前記静
   電容量式アルコールセンサによってアルコール濃度を測
   定し、所定時間経過後前記抵抗式アルコールセンサによ
   る測定に切換える切換手段とから構成してなるアルコー
   ル濃度測定装置。
2. 【請求項２】前記静電容量式アルコールセンサの電極と
   抵抗式アルコールセンサの電極とを兼用させてなる実用
   新案登録請求の範囲（１）項記載のアルコール濃度測定
   装置。