JPH0715447B2

JPH0715447B2 - ガソリン性状判別装置

Info

Publication number: JPH0715447B2
Application number: JP12586990A
Authority: JP
Inventors: 将栗原; 秀樹上岡
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH0420855A

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
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、ベンゼン等に炭火水素を主成
分とする重質ガソリンとがある。軽質ガソリンは一般的
に「レギュラーガソリン」として呼称され、気化しやす
い性質を有している。一方、重質ガソリンは一般的に
「ハイオクタンガソリン」と呼称され、燃費が高い反
面、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ッチ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
ソリンにマッチングされ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、最近では無鉛ハイオクタ
ン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、軽質ガソリンにマッ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点がある。

一方、前述とは逆に、重質ガソリンにマッチングさせて
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「くすぶり」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たガソリン性状判別装置を提供し
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。

しかし、軽質油と重質油の誘電率の差は非常に小さなも
のであるから、静電容量検出手段による検出静電容量の
差も非常に小さいものとなってしまう。

この結果、上記先行技術によるものでは、発振手段によ
って検出静電容量に基づいて周波数を発振させても、当
該発振周波数差も小さくなるために周波数−電圧変換手
段の次段に増幅率の大きな増幅器を設けても、性状判別
手段では軽質油か重質油かについて微妙な性状の判定が
困難である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点に鑑みな
されたもので、軽質油か重質油かの判定を高精度に、か
つ正確に行うことができるようにしたガソリン性状判別
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〕

上記目的を達成するために本発明が採用する構成の特徴
は、発振手段を軽質油による静電容量と重質油による静
電容量の中間に位置する所定静電容量付近の前後での出
力周波数差を、静電容量に比較して大きく拡大する周波
数拡大発振手段により構成したことにある。

〔作用〕

上記構成により、軽質油と重質油とでは誘電率の差が小
さいが、発振手段で所定静電容量付近の前後での出力周
波数の差を大きくうることができるから、周波数−電圧
変換手段からの出力電圧の差も大きくうることができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第９図に示し説明
する。

まず、第１図において、１は例えば４気筒のエンジンを
示し（１気筒のみ図）、該エンジン１はシリンダ1Aと、
該シリンダ1A上に搭載されたシリンダヘッド1Bと、シリ
ンダ1A内を往復動するピストン1Cとから大略構成さてい
る。２は各シリンダ1Aの上側に位置してシリンダヘッド
1Bに設けられた点火プラグ（１個のみ図示）を示し、該
点火プラグ２は後述のコントロールユニット33から点火
信号が出力されたときに、シリンダ1A内の混合気に点火
を行い、この混合気を燃焼（爆発）させるようになって
いる。

３は基端側が分岐管となってシリンダ１のシリンダヘッ
ド1Bの吸気側に設けられたインテイクマニホールドで、
該インテイクマニホールド３の先端側には吸気フィルタ
４が設けられ、途中には吸入空気量を計測するエアフロ
メータ5,スロットルバルブスイッチ６が付設されたスロ
ットルバルブ７等が設けられ、さらにシリンダヘッド1B
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33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ガソリン性状
検出装置で、該ガソリン性状検出装置15は燃料配管11内
を流れるガソリンＧの重軽質性状を静電容量から検出す
るものである。

ここで、前記ガソリン性状検出装置15は、第２図に示す
如く、燃配管11内に設けられた一対の平行板形または同
軸同筒形の電極からなり、静電容量Ｃ_ｓを、Ｃ_ｓ＝εS/d ……（１）ただし、ε：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手段としての静電容量検出
器16と、該静電容量検出器16よる検出静電容量Ｃ_ｓに基
づいて、発振周波数ｆを発振する第３図に示す如くの回
路構成をなす周波数拡大発振手段としての発振回路17
と、該発振回路17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−電圧変換手段としての周波数−電
圧変換回路18（以下、「ｆ−Ｖ変換回路18」という）と
から大略構成されている。

ここで、前記発振回路17の回路図を第３図に示し説明す
る。該発振回路17は４つのインバータ、抵抗、コンデン
サで大略構成され、第１のインバータ19から第４のイン
バータ22まで直列に接続され、前記各インバータ19〜22
間には第１インバータ19と第２のインバータ20との間は
接続点23、第２インバータ20と第３のインバータ21との
間は接続点24、さらに第３インバータ21と第４のインバ
ータ22との間は接続点25とがなり、前記第４のインバー
タ22にはバッテリ（図示せず）からの供給電源26とアー
ス27が接続され、出力端子28は前記ｆ−Ｖ変換回路18に
接続されている。そして、インバータ19の入力側には3K
Ω程度の第１の抵抗29の一端側が接続され、前記接続点
23には800KΩ程度の第２抵抗30の一端側が接続され、接
続点24には所定静電容量Ｃ_Ｋを有する設定用コンデンサ
31の一端側が接続され、さらに、接続点25には前記静電
容量検出器16の電極板の一端側が接続され、前記各抵抗
29,30および設定用コンデンサ31,静電容量検出器16の他
端側は接続点32,32で接続されている。

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_０）は、下記表のようになっている。

いま、具体例として、静電容量検出器16の電極面積Ｓを
25.5cm²、電極間距離ｄを0.1cmとし、前掲の第１表に示
したガソリン性状比較より、軽質油の比誘電率を1.9、
重質油の比誘電率を2.3とすると、静電容量検出器16の
出力静電容量は、（１）式により、軽質油のときには43
pF、重質油のときには52pFになる。そこで、軽質油の検
出静電容量と重質油の検出静電容量の中間に位置する所
定静電容量Ｃ_Ｋを47pFと設定し、前記発振回路17内の設
定用コンデンサ31を47pFとする。さらに、発振回路17を
インバータ６個を有するIC（例えば、TC4069）等を用い
て構成し、所定静電容量Ｃ_Ｋ＝47pFの前後の静電容量の
コンデンサを発振回路17の静電容量検出器16の替わりに
挿入し、発振周波数ｆを検出した実験結果を第４図に示
す。

第４図によって明らかなように、40pFから50pFのわずか
10pFの間で発振周波数ｆは30KHZから1MHZまで急激に変
化することがわかった。

かくして、静電容量検出器16による電極間静電容量Ｃ_ｓ
が、ガソリン性状に比例して第５図に示すようなリニア
な特性となっているにも拘らず、発振回路17による発振
周波数ｆ第６図のような特性となり、これをｆ−Ｖ変換
回路18で発振周波数ｆを出力電圧Ｖに変換すれば、第７
図に示すような特性を得る。なお、ここで第６図および
第７図の縦軸の発振周波数ｆおよび出力電圧Ｖは対表示
である。このように、ガソリン性状検出装置15からは、
ガソリンの重軽質性状に対応して第７図に示すような所
定静電容量Ｃ_Ｋ付近で急激に変化する特性の出力電圧Ｖ
を得ることができる。

さらに、33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33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,スロットルバルブスイッチ6,エンジン１の回転数を
検出するクランク角センサ34,ガソリン性状検出装置15
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2,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33の記憶エリア
内には第８図に示すプログラム、ガソリンの重軽質を判
定する所定の比較電圧Ｖ_Ｋが格納され、第８図の処理に
よって、ガソリンの性状を判定する性状判定手段として
の機能と、点火プラグ２による点火時期（進角、遅角）
を制御する機能と、燃料噴射量を演算する機能とをして
いる。なお、前記比較電圧Ｖ_Ｋ例えば第７図に示すよう
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。

本実施例にはこのように構成されるが、ガソリンは、そ
の性状に応じて第１表に示すような誘電率を有してい
る。このため、ガソリン性状検出装置15の静電容量検出
器16は、第５図に示すように軽質油であっば電極間の検
出静電容量Csは小さくなり、逆に重質油であれば検出静
電容量Ｃ_ｓは大となる。この結果、第３図に示す発振回
路17を用いた場合においては、前述の如くに所定静電容
量Ｃ_Ｋで急激に変化する発振周波数ｆが得られ、ｆ−Ｖ
変換回路18でこの発振周波数ｆを電圧変換することによ
り第７図のような出力電圧Ｖを得ることができ、この出
力電圧Ｖはコントロールユニット33に出力される。

そこで、コントロールユニット33による性状判定処理
と、その後の処理について第８図により説明する。

即ち、第８図中のステップ１でガソリン性状検出装置15
からの出力電圧Ｖを読込み、ステップ２では、この出力
電圧Ｊと予め記憶されている比較電圧Ｖ_Ｋとを比較す
る。いま、ステップ２で「YES」と判定したときには、
出力電圧Ｖは比較電圧Ｖ_Ｋ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２で「ON」と
判定したときには、出力電圧Ｖは比較電圧Ｖ_Ｋ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２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３）、軽質
油としての点火時期制御を行なう（ステップ４）。一
方、ステップ２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５）、重質油としての点火時期制御を行なう（ステッ
プ６）。

このように、本実施例によれば、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、この誘電率
の相違を静電容量検出器16で静電容量Ｃ_ｓとして検出
し、この静電容量Ｃ_ｓを発振回路17で発振周波数ｆに変
換し、さらに、この発振周波数ｆをｆ−Ｖ変換回路18で
出力電圧Ｖを得る。この出力電圧Ｖの大小からの重軽質
を判定する構成としたから、ガソリンの性状に応じて点
火進角，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
く、エンジンの点火時期等を軽質ガソリンにマッチング
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。

特に、本実施例では、前述の先行技術の未解決な問題点
を解決すべく静電容量Ｃ_ｓの微小変化に対して所定静電
容量付近で出力周波数ｆが急激に変化する周波数拡大発
振回路17を用いたから、静電容量Ｃ_ｓの微小な変化を大
きな発振周波数差に変換して次段のｆ−Ｖ変換装置18に
出力できるため、検出精度の向上が得られ、コントロー
ルユニット33による重，軽質の性状判定処理を正確に、
かつ確実に行うことができる。

なお、第８図に示すプログラムのステップ２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33側に設けるものとして述
べたが、ガソリン性状検出装置15内にガソリン性状判定
手段を実現させてもよい。この場合、ガソリン性状判定
手段としては、第９図に示すように、ガソリン性状検出
装置15′内にｆ−Ｖ変換装置18の次段に演算増幅器等か
らなる電圧比較回路35を設け、出力電圧Ｖを比較電圧Ｖ
_Ｋと比較する構成とすることにより実現できる。

また、本実施例のガソリン性状検出装置15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に設けてもよく、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。

〔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、この誘電率を静電容量検出手段により静電
容量を検出し、この静電容量を発振手段により発振周波
数に変換し、この発振周波数を周波数−電圧変換手段に
より電圧に変換して、この電圧によりガソリンの重軽質
を判別する構成とし、この際、発振手段を所定静電容量
付近の前後での出力周波数の差を大きく得られるように
周波数拡大発振手段として構成したから、出力電圧の検
出を確実に行うことができ、この電圧値の大小から燃料
として軽質ガソリンを使用しているか、重質ガソリンを
使用しているかを正確に判別でき、例えばエンジンの点
火時期等を軽質ガソリンにマッチングさせた場合でも、
重質ガソリンの場合には点火時期を補正して適正な燃料
条件を与えることができ、排気ガス中の有害成分を確実
に低減でき、さらに燃料噴射量の補正も可能となる等、
始動性能、運転性能の向上を図ることができる。

【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図は周波数拡大発振回路の回路構成
図、第４図は第３図に示す発振回路を用いた場合の静電
容量に対する発振周波数の関係を示す線図、第５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
６図はガソリン性状に対する発振回路からの発振周波数
の関係を示す線図、第７図はガソリン性状に対する周波
数−電圧変換回路からの出力電圧の関係を示す線図、第
８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、第９図は本発明の変形例を示す第２図と同様の回路
構成図である。１……エンジン、２……点火プラグ、３……インテイク
マニホールド、８……噴射弁、９……燃料タンク、11…
…燃料配管、15,15′……ガソリン性状検出装置、16…
…静電容量検出器、17……発振回路、18……ｆ−Ｖ変換
回路、33……コントロールユニット、35……電圧比較回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
性状判別装置において、前記発振手段は、軽質油よる静
電容量と重質油よる静電容量の中間に位置する所定静電
容量付近の前後での出力周波数差を、静電容量に比較し
て大きく拡大する周波数拡大発振手段により構成したこ
とを特徴とするガソリン性状判別装置。