JPH0778479B2

JPH0778479B2 - アルコールセンサ用検査装置

Info

Publication number: JPH0778479B2
Application number: JP2132029A
Authority: JP
Inventors: 政彦島村; 一光小林; 秀樹上岡
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: US5205151A; JPH0425751A; DE4116687A1; DE4116687C2

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、メタノール混合ガソリン等のアルコール濃度
を検出するアルコールセンサの出力特性を検査するのに
用いて好適なアルコールセンサ用検査装置に関する。

〔従来の技術〕

近時、自動車用エンジンの燃料として、純正ガソリンに
代えてメタノールを含んだアルコール混合ガソリンが使
用されるようになってきた。

純正ガソリンとアルコール混合ガソリンとでは当然に理
論空燃比も変ってくるから、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。

ここで、アルコール濃度が０％の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、理
論空燃比A/Fが14.7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14.7である
が、アルコール濃度が100％のメタノールを用いた場合
には空燃比A/Fが6.5となるように制御する必要があり、
アルコール濃度が０〜100％の範囲では理論空燃比A/Fは
約２倍異なることになる。

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′＝M_K×T_P×α×α′×C_oef＋T_s ……（２）ただし、M_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。

このため、アルコール混合ガソリンを使用するエンジン
にあっては、アルコールセンサと呼ばれるアルコール濃
度測定装置を備え、アルコール濃度に対応した出力電圧
を発生し、当該出力電圧値に基づいて（２）式の演算を
行なうようになっている。そして、この種のアルコール
濃度測定装置としては、ガソリンとアルコールが有する
導電率からアルコール濃度を検出する抵抗式アルコール
濃度測定装置、アルコール混合ガソリンの誘電率の変化
を利用した静電容量式アルコール濃度測定装置、屈折率
の変化を利用した光学式アルコール濃度測定装置等が知
られている。

ここで、前述した各アルコール濃度測定装置のうち、静
電容量式アルコール濃度測定装置を用いた燃料噴射制御
装置として、従来第５図ないし第11図に示すものが知ら
れている。

まず、第５図において、１は自動車のエンジンで、該エ
ンジン１には燃焼室に後述のアルコール混合ガソリン８
を噴射する噴射弁２が設けられると共に、外気を吸入す
る吸気マニホールド３が設けられ、吸気フィルタ４との
間には吸入空気量Ｑを計測するエアフローメータ５が設
けられている。また、エンジン１には排気マニホールド
６が設けられ、該排気マニホールド６には酸素センサ
（図示せず）が設けられている。

７は液体としてのアルコール混合ガソリン８を貯える燃
料タンクで、該燃料タンク７内には当該アルコール混合
ガソリン８を吐出する燃料ポンプ９が設けられている。

10は燃料配管で、該燃料配管10の一端は燃料フィルタ11
を介して燃料ポンプ９の吐出側と接続され、その他端は
噴射弁２、圧力レギュレータ12の流入側と接続され、該
圧力レギュレータ12の流出側はリターン配管13を介して
燃料タンク７と接続されている。

14は燃料配管10の途中に設けられたアルコールセンサと
しての静電容量式のアルコール濃度測定装置で、該アル
コール濃度測定装置14は燃料配管10内を流れるアルコー
ル混合ガソリン８中のアルコール濃度を検出するもので
ある。ここで、該アルコール濃度測定装置14は第６図に
示す如く、円筒状のパイプ部材15,16を略Ｌ字形状また
は略Ｔ字形状に接合することにより形成され、パイプ部
材15の一端側が絶縁性の栓体17によって閉塞された筒状
のケーシング18と、後述の静電容量検出器19および回路
ボックス27等とからなり、ケーシング18のパイプ部材1
5,16は、例えばニッケル等のメッキ処理を施した導電性
の鉄管によって形成されている。また、パイプ部材15の
他端側はアルコール混合ガソリン８の流入口15Aとな
り、パイプ部材16の先端側は流出口16Aとなり、該流入
口15A、流出口16Aは燃料配管10の途中に接続され、ケー
シング18内をアルコール混合ガソリン８が矢示Ａ方向に
流通するようになっている。

19はケーシング18に設けられ、該ケーシング18内を流通
するアルコール混合ガソリン８のアルコール濃度を静電
容量として検出する静電容量検出器で、該静電容量検出
器19は、パイプ部材15の一端側から栓体17を介してパイ
プ部材15内に軸方向に突出し、該パイプ部材15と共に同
軸円筒形の対向電極を構成する細長棒状の中心電極20
と、該中心電極20の一端側を栓体17と共に支持すべく、
パイプ部材15の一端側に導電性の筒体21を介して嵌着さ
れた絶縁性の嵌着部材22と、該嵌着部材22の外側端面か
ら径方向外向きに突出し、中心電極20の一端側にナット
23を螺着することによりワッシャ24を介して嵌着部材22
に締着された中心電極20側の端子25と、前記筒体21と嵌
着部材22との間に挟持され、径方向外向きに突出したア
ース側の端子26とから構成され、該端子26は導電性の筒
体21を介してパイプ部材15に接続されている。

ここで、該静電容量検出器19の中心電極20はパイプ部材
15内を軸方向に伸長し、パイプ部材15と共に同軸円筒形
の対向電極を構成しているから、静電容量検出器19は端
子25,26を介して中心電極20とパイプ部材15との間に外
部から電圧を印加することにより、該中心電極20とパイ
プ部材15との間を矢示Ａ方向に流通するアルコール混合
ガソリン８のアルコール濃度を下記（３）式の如く静電
容量C_sとして検出することができる。

ただし、ε：アルコール混合ガソリンの誘電率 l :中心電極の長さ R₁：中心電極の半径 R₂：パイプ部材の半径さらに、27はケーシング18の外側に位置して、パイプ部
材15の一端側に取付けられた絶縁性の回路ボックスを示
し、該回路ボックス27内には第７図に示す如く、パイプ
部材15と中心電極20とに端子25,26を介して接続され、
静電容量検出器19で検出した静電容量C_sに基づき、ただし、L :インダクタンス C₀：回路の容量なる発振周波数ｆを発振するLC型の発振回路28と、該発
振回路28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−電圧変換回路29（以下、「f/V変換回路29）
という）と、該f/V変換回路29からの検出電圧Ｖを反転
増幅し、出力電圧V₀としてコントロールユニット（図示
せず）に出力する反転増幅回路30等とが設けられてい
る。

そして、アルコール混合ガソリン８はアルコール濃度Ｍ
と誘電率εとの関係が第８図中に示す特性となるから、
静電容量検出器19による静電容量C_sとアルコール濃度Ｍ
とは第９図に示す関係にあり、発振回路28を経てf/V変
換回路29による検出電圧Ｖは第10図中に示す如き特性と
なり、これを反転増幅回路30で反転増幅することによ
り、該反転増幅回路30からリード線31等を介してコント
ロールユニットに第11図に示す特性線32の出力電圧V₀を
検出できる。かくして、アルコール濃度測定装置14から
は、アルコール濃度Ｍに対して第11図に示す特性の出力
電圧V₀がリード線31等を介してコントロールユニットに
出力され、このコントロールユニットでは出力電圧V₀に
基づき前記（２）式中のアルコール濃度によって定まる
定数M_Kを算出し、燃料噴射料T_i′を演算する。

このように構成される従来技術ではまず、エンジン１の
始動時に燃料ポンプ９を作動させて、燃料タンク７内の
アルコール混合ガソリン８を噴射弁２に向けて燃料配管
10内に吐出させる。そして、該燃料配管10の途中に設け
られたアルコール濃度測定装置14は内蔵の静電容量検出
器19で、ケーシング18内を流通するアルコール混合ガソ
リン８のアルコール濃度Ｍを静電容量C_sとして検出する
と共に、これを発振回路28,f/V変換回路29および反転増
幅回路30を介してアルコール濃度Ｍに対応した出力電圧
V₀とし、この出力電圧V₀をコントロールユニットに出力
することにより、前記（２）式の燃料噴射料T_i′を演算
させ、この噴射料T_i′に対応した量のアルコール混合ガ
ソリン８を噴射弁２から噴射させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、アルコールセンサと
してのアルコール濃度測定装置14を出荷する場合に、検
査用のアルコール混合ガソリンを実際にケーシング18内
に矢示Ａ方向に流通させ、出力電圧V₀を検査装置（図示
せず）で読出すことにより、アルコール濃度測定装置14
の出力特性を検査するようにしている。そして、中心電
極20の寸法のバラツキ、パイプ部材15に対する偏心また
は発振回路28による発振周波数ｆのバラツキ等が原因で
正規の出力特性が得られないときには、反転増幅回路30
の増幅率等を変えることによって出力特性を調整するよ
うにするか、または不良品として廃棄するようにしてい
る。

然るに従来技術では、前記出力特性の検査時に、実際に
アルコール混合ガソリンをケーシング18内に流す必要が
あるから、検査時にアルコールとガソリンとの混合比を
変えたものを複数種類用意しなければならず、検査時の
作業性が非常に悪く、量産性等を向上できないという問
題がある。また、実際にアルコール混合ガソリンを使用
するために、火災等の危険性があり、安全性を確保し難
いという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本発明はアルコール混合ガソリン等を全く使用する
ことなく特性検査を行うことができ、作業性や量産性を
向上できる上に、安全性を確保できるようにしたアルコ
ールセンサ用検査装置を提供することを目的としてい
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発明が採用する構成の
特徴は、静電容量検出器の電極間に液体を流通させたと
きに、該電極間に形成される静電容量と等価なモニタ用
コンデンサを複数個備え、前記静電容量検出器の電極に
該各モニタ用コンデンサを選択的に接続したときに、周
波数−電圧変換回路から出力される出力電圧に基づきア
ルコールセンサの出力特性を検査する構成としたことに
ある。

また、前記静電容量検出器は外側電極となる円筒状のケ
ーシングと、該ケーシングの液体流路に設けられた中心
電極とを備え、該中心電極とケーシングとには前記各モ
ニタ用コンデンサに接続する接続具を着脱可能に取付け
る構成とするのが好ましい。

〔作用〕

上記構成により、アルコール濃度が異なる複数種類のア
ルコール混合液体と静電容量が等価になる複数個のモニ
タ用コンデンサを用いて、当該アルコールセンサの出力
特性を簡単に検査でき、アルコール混合液体を実際に使
用せずに、各モニタ用コンデンサを用いて実際の場合と
等価な検出結果を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図に基づいて
説明する。なお、実施例では前述した第５図ないし第11
図に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

而して、第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を
示している。

図中、41は当該検査装置の一部を構成する負荷装置を示
し、該負荷装置41は、絶縁性の基板42と、該基板42上に
実装され、それぞれ異なる静電容量C₁，C₂，C₃，C₄，
C₅，…C_nをもった複数個のモニタ用コンデンサ43,43,…
と、該各コンデンサ43の一端側端子43Aに先端側を選択
的に接続すべく、基端側がロータリアクチュエータ44に
連結され、第１図中の矢示B₁，B₂方向に回動されるブラ
シ45と、該ブラシ45にリード線46を介して接続され、静
電容量検出器19の外側電極となるパイプ部材15を径方向
外側から挟持することにより該パイプ部材15に着脱可能
に接続される接続具としてのクリツプ47と、前記各コン
デンサ43の他端側にリード線48を介して接続され、中心
電極20の先端側に着脱可能に接続される他の接続具とし
てのコネクタ49とから大略構成されている。

ここで、該コネクタ49は第２図に示す如くばね性を有し
た導電性の金属材料により略円筒状に形成され、その先
端側はスリット49A,49Aを有して部分的に縮径された連
結部49Bとなっている。そして、該連結部49Bは各スリッ
49Aによって拡縮可能に形成され、第１図中に示す如く
中心電極20の先端側に着脱可能に嵌合される。また、コ
ネクタ49の基端側はリード線48の先端側に接続される接
続部49Cとなっている。

そして、負荷装置41の各コンデンサ43はケーシング18内
にアルコール混合ガソリン８等を流通させることなく、
アルコール濃度測定装置14を大気中においた状態でパイ
プ部材15と中心電極20との間の静電容量をC₀とした場合
に、例えばブラシ45を静電容量C₁のコンデンサ43と接続
すると、静電容量検出器19で検出される静電容量C_sが C_s＝C₀＋C₁ ……（５）となり、この静電容量C_sはケーシング18内にガソリン10
0％の燃料を流通させた場合と等価な静電容量に設定さ
れている（第３図参照）。また、ブラシ45で静電容量
C₂，C₃，…の各コンデンサ43をそれぞれ選択した場合に
は、それぞれアルコール10％、ガソリン90％のアルコー
ル混合燃料またはアルコール20％、ガソリン80％のアル
コール混合燃料と静電容量C_sが等価となるように設定さ
れ、静電容量C_nのコンデンサ43を選択した場合にはアル
コール100％の燃料と静電容量C_sが等価となるように設
定されている。

さらに、50は負荷装置41と共に当該検査装置を構成する
検査ユニットを示し、該検査ユニット50はマイクロコン
ピュータ等によって構成され、その入力側はキーボード
等の指令装置（図示せず）に接続されると共に、アルコ
ール濃度測定装置14の回路ボックス27に内蔵した反転増
幅回路30（第７図参照）にリード線31等を介して接続さ
れている。また、該検査ユニット50は出力側が負荷装置
41のロータリアクチュエータ44に接続されると共に、記
録器やディスプレイ等の表示器51に接続され、ロータリ
アクチュエータ44によりブラシ45を矢示B₁，B₂方向に回
動して該ブラシ45を各コンデンサ43の端子43Aに選択的
に接続させたときに、アルコール濃度測定装置14から出
力される出力電圧V₀を表示器51で表示させるようになっ
ている。

本実施例によるアルコール濃度測定装置41用の検査装置
は上述のごとき構成を有するもので、次にその検査動作
について説明する。

まず、キーボード等の指令装置を操作して検査ユニット
50からロータリアクチュエータ44に制御信号を出力し、
例えばブラシ45を静電容量C₂のコンデンサ43に接続した
場合には、パイプ部材15,中心電極20間の静電容量C₀を
含めて静電容量検出器19で検出される静電容量C_sは、 C_s＝C₀＋C₂ ……（６）となり、この静電容量C_sに基づき第７図に示した如く発
振回路28、f/V変換回路29を介して反転増幅回路30から
出力電圧V₀が検査ユニット50に出力され、表示器51で表
示される。

そして、静電容量C₂のコンデンサ43を選択した場合のア
ルコール濃度は第３図に示す如く、アルコール混合燃料
のアルコール濃度Ｍが10％のときに該当し、このときに
表示器51で表示された出力電圧V₀の値が第11図に示す特
性線32に沿った値となっているか否かを検査する。ま
た、他の静電容量C₁，C₃，C₄，…C_nをもった各コンデン
サ43についてもブラシ45を選択的に接続して前述の如く
検査を行い、検査結果としての各出力電圧V₀が第11図に
示す特性線32に対応した値となっているか否かで、アル
コールセンサとしての各製品の合否判定を行う。

かくして、本実施例によれば、負荷装置41のクリップ47
をパイプ部材15に接続し、コネクタ49を中心電極20に接
続した状態で、ブラシ45を各コンデンサ43に選択的に接
続するだけで、アルコール濃度測定装置14の出力特性を
簡単に検査することができ、従来技術で述べた如く検査
時にアルコール混合ガソリン８等を使用する必要がなく
なり、検査時の作業性を大幅に向上できる上に、安全性
を確保することができ、量産性を高めうる等、種々の効
果を奏する。

次に、第４図は本発明の第２の実施例を示し、本実施例
では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を
付し、その説明を省略するものとするに、本実施例の特
徴はリード線48の先端側に接続される他の接続具として
のコネクタ61を、誘電率が小さい絶縁性材料によって小
径の円筒状に形成された筒状ケース62と、該筒状ケース
62の先端側に圧入嵌合され、中心電極20の先端側に着脱
可能に嵌合する有底の嵌合穴63Aが形成された連結部63
と、該連結部63と共に筒状ケース62内に配設され、該連
結部63に接続されたリード線48の周囲を囲繞する絶縁体
64とから構成したことにある。

そして、該コネクタ61の連結部63は弾性を有する導電性
の樹脂材料によって形成され、嵌合穴63Aを中心電極20
に弾性をもって嵌合でき、該中心電極20をリード48と確
実に接続できるようになっている。また、該コネクタ61
の筒状ケース62は誘電率の小さい絶縁性材料によって形
成しているから、中心電極20とパイプ部材15との間の静
電容量C₀を可及的に小さくできるようになっている。

かくして、このように構成される本実施例でも、前記第
１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

なお、前記各実施例では、アルコール濃度測定装置14の
回路ボックス27内に発振回路28,f/V変換回路29に加えて
反転増幅回路30を設けるものとして述べたが、反転増幅
回路30は必ずしも設ける必要はない。

また、前記各実施例では、各モニタ用コンデンサ43をア
ルコール濃度０％,10％,20％…に対応した静電容量C₁，
C₂，C₃，…のコンデンサによって構成するものとして述
べたが、これに替えて、例えば１％〜10％のアルコール
濃度に対応した静電容量を有するコンデンサを複数個モ
ニタ用コンデンサとして基板42上に並列接続し、これら
の各コンデンサをブラシ45に１個,2個，…またはｎ個接
続することにより、全体の静電容量C_sを変えるようにし
てもよい。

さらに、前記各実施例では、ブラシ45をロータリアクチ
ュエータ44で回動するものとして述べたが、これに替え
て、ブラシ45を手動操作で矢示B₁，B₂方向につまみ（図
示せず）等を介して回動するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り本発明によれば、静電容量検出器の電
極に各モニタ用コンデンサを選択的に接続したときに、
周波数−電圧変換回路から出力される出力電圧に基づき
アルコールセンサの出力特性を検査する構成としたか
ら、アルコールセンサの検査時にアルコール混合液体を
使用することなく、出力特性を簡単に検査でき、検査時
の作業性を大幅に向上できる上に、安全性を確保するこ
とができ、全品検査を効率的に実行でき、量産性を高め
うる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図はアルコールセンサ用検査装置の全体図、第２図は
コネクタを示す一部破断の斜視図、第３図はモニタ用コ
ンデンサとアルコール濃度等との関係を示す説明図、第
４図は第２の実施例を示すコネクタの縦断面図、第５図
ないし第11図は従来技術を示し、第５図は燃料噴射制御
装置の全体図、第６図はアルコール濃度測定装置の縦断
面図、第７図アルコール濃度測定装置の回路ブロック
図、第８図はアルコール濃度と誘電率の関係を示す線
図、第９図はアルコール濃度と静電容量の関係を示す線
図、第10図はアルコール濃度と検出電圧の関係を示す線
図、第11図はアルコール濃度と出力電圧の関係を示す線
図である。 14……アルコール濃度測定装置（アルコールセンサ）、
15,16……パイプ部材、18……ケーシング、19……静電
容量検出器、20……中心電極、43……モニタ用コンデン
サ、45……ブラシ、46,48……リード線、47……クリッ
プ（接続具）、49,61……コネクタ（接続具）、50……
検査ユニット、51……表示器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルコールを混合した液体のアルコール濃
度を電極間の静電容量として検出する静電容量検出器
と、該静電容量検出器で検出した静電容量に基づいた周
波数を発振する発振回路と、該発振回路による発振周波
数を電圧に変換する周波数−電圧変換回路とを備えたア
ルコールセンサの出力特性を検査するアルコールセンサ
用検査装置であって、前記静電容量検出器の電極間に前
記液体を流通させたときに、該電極間に形成される静電
容量と等価なモニタ用コンデンサを複数個備え、前記静
電容量検出器の電極に該各モニタ用コンデンサを選択的
に接続したときに、前記周波数−電圧変換回路から出力
される出力電圧に基づき前記アルコールセンサの出力特
性を検査する構成としたことを特徴とするアルコールセ
ンサ用検査装置。
【請求項２】前記静電容量検出器は外側電極となる円筒
状のケーシングと、該ケーシングの液体流路に設けられ
た中心電極とを備え、該中心電極とケーシングとには前
記各モニタ用コンデンサに接続する接続具を着脱可能に
取付ける構成としてなる請求項（１）に記載のアルコー
ルセンサ用検査装置。