JPS62245952A

JPS62245952A - 含水・気泡検出装置

Info

Publication number: JPS62245952A
Application number: JP9099586A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Katou; 加藤　大誠; Toru Yamazaki; 徹山崎
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1987-10-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、内燃機関や冷凍サイクルに各々供給される燃
料や冷媒などの自動車用被供給流体に含まれる水と気泡
等を検出する含水・気泡検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関に供給される燃料中のアルコール含有率
を検出するために、マイクロ波を用いるものが、特開昭
５９−１９０６４１号公報などで考案されている。また
、エンジンオイル中に混入する含水などを検出するのに
、マイクロ波を用いたものが、Ｕ、Ｓ、Ｐ、　４，５４
３．８２３号及び４，５４４，８８０号等に知られてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のものは、ある流体中に異なる誘電
率を持つ異種の流体が混入した場合に、その誘電率の相
違によって変化するマイクロ波の検出出力に基づいて、
その含有率を検出するものであって、その検出はアルコ
ール含有量にて強度の低下する共振マイクロ波の強度低
下率を測定することにより、アルコール含有率を検出す
るものである。このため、アルコール、木取外の気泡な
どが燃料中に混入した場合には、これを検出することが
できないという問題点があった。

特に、燃料中に気泡が混入すると、ベーパーロック現象
やエンジン再始動時の始動性不良という問題点がある。

また、エアコンの冷凍サイクル中の冷媒に気泡が混入す
ると、冷房能力の低下に結びつくという問題点があり、
現在では冷媒中に混入する気泡の検出のため、レシーバ
に透明のサイドグラスを設けて目視により冷媒中の気泡
の有無を確認している。

本発明は上記問題点に鑑みてなされるもので、車両用各
種機関に供給される流体中に混入する水、気泡などの液
相の異物と気泡の異物とを同時に検出する含水・気泡検
出装置に関する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために次の点に着目し、
つまり検出された共振マイクロ波出力は、水等の異種液
相が混入した場合は比較的除々に出力変化し、一方、気
泡等が混入した場合にはその気泡の通過にともなって短
時間に出力変化することに着目し、検出出力を低周波数
成分と高周波数成分とに分離し、これらの分離された出
力成分により含水と気泡とを同時に検出するようにした
ものである。

〔実施例〕

以下、まず本発明の第１実施例として、燃料配管に適用
した例を図面に基づいて説明する。

第１図において、燃料配管１５はゴム、テフロンあるい
はナイロン等の高周波透過性材料よりなり、内部を内燃
機関に供給される燃料１６が流通している。配管１５は
途中密閉円筒状のマイクロ波空洞共振器１２の軸中心を
貫通して配設されており、上記共振器１２の側壁には発
信用アンテナプローブＩＯ及び受信用アンテナプローブ
１１が設けである。そして発信プローブ１０には同軸ケ
ーブル３１．３０により、発振器２０を反射電力から保
護するアイソレータ２１を介して、周波数、電力レベル
を共に一定にして発振する発振器２０に接続されている
。また受信プローブ１１は同軸ケーブル３２により、受
信マイクロ波電力を検出出力としての直流電圧に変換す
る検出器２３に接続されている。

尚、上記共振器１２は、その側壁に固定された底板１３
．１４を有して、全体として金属感体製の共振器１２を
構成している。また、検出に使用するマイクロ波は、気
泡と水分を含有しない燃料を燃料配管１５に流通させた
状態で、その共振器１２の共振周波数ｒ０に一致させで
ある。

検出器２３は、検出出力の中で含水状態に対応した低周
波数成分のみを通過させるローパスフィルタ４０の検出
出力の内で気泡含有状態に対応した高周波数成分のみを
通過させるバイパスフィルタ４１とに接続されている。

ローパスフィルタ４０はゲート信号が入力した時のみに
作動する比較器で、ゲート信号としては、内燃機関に燃
料を供給する燃料ポンプの作動時にハイレベルとなる、
燃料ポンプ作動信号を用いている。比較器４２はローパ
スフィルタ４２からの信号が予め定められたレベル以下
に低下すると、含水警報器５０、アクチェエータ５１に
作動信号を送出する。警報器５０は燃料中に水分が含ま
れている含水異常状態を、運転者に報知するもので、音
声などや画面表示にてその旨の報知を行なう。

アクチュエータ５１は含水した燃料の供給系統をカット
するためのアクチュエータで、燃料ポンプを停止する制
御回路やカットバルブなどである。

バイパスフィルタ４１は、前記ゲート信号が入力した時
にのみ作動する比較器４３に接続されており、比較器４
３は高周波成分をパルス信号に変換し、このパルス信号
が予め定められた頻度（個数）以上あると、気泡警報器
５２とアクチュエータ５３に作動信号を送出する。警報
器５２は燃料中に気泡が混入している異常状態を、運転
者に報知するもので、音声などや画面表示にてその旨の
１知を行なう。アクチュエータ５３は燃料中の気泡発生
を抑制するための冷却用電動ファンなどのアクチュエー
タで、内燃機関の燃料系を冷却するものである。

次に、上述した含水・気泡センサを、ガソリンとアルコ
ールの２種燃料を供給する２種燃料供給装置に通用した
例を第２図に略示する。図中符号６０はアルコール燃料
タンク、６１はアルコール系配管、６−２はアルコール
用燃料ポンプ、６３はアルコール用インジェクタ、６４
はアルコール系の含水・気泡を検出する上述した含水・
気泡センサである。一方、７０はガソリン燃料タンク、
７１はガソリン系配管、７２はガソリン用燃料ポンプ、
７３はガソリンインジヱクタ、７４はガソリン系の含水
、気泡を検出する上述した含水・気泡センサである。尚
、８０はインテークマニホールド、８１は内燃機関の燃
焼室、９０は電気側′４１［１回路で、センサ６４，７
４とポンプ６２，７２からの信号に基づいてポンプ６２
，７２、インジェクタ６３，７３、警報器９１２、ファ
ン９２を制御する。

次に、第１図に示した構成に基づいてその作動を説明す
る。

マイクロ波発振器２０の発振周波数を前記ｆ０に調整し
、そこから供給される電力をアイソレータ２１を通し、
発振プローブ１０を用いて空洞共振器１２内に注入する
。ここで共振農工２の電力透過特性を第３図に示す。燃
料中に水分が含まれると誘電率、誘電損失ともに増加し
、共振ピークはＡ→Ｂ−Ｃの如く低周波数側にシフトし
、且つピークレベルも低下する。一方燃料中に気泡が存
在すると、誘電率、誘電損失が共に減少するため、共振
ピークはＣ−Ｂ（またはＣ−Ａ、Ｃ−４Ｄ）、Ｂ−Ａ（
またはＢ→Ｄ）　、Ａ→Ｄの方向に変化する。従って受
信プローブ１１を通して検波器２３で検波される周波数
１０の電力は、第３図に示す点ａ、ｂ、ｃ、ｄのように
、誘電率・誘電…失変化の協働作用により大幅に変動す
る。従って、含水や気泡を生じた燃料がセンサ内を通過
する場合、検波出力は第４図の如く、含水を示す信号Ｅ
と気泡によるゆらぎを示す信号Ｆの様に取出される。

ここで気泡は燃料中に偏在するため、気泡１ｊｌｌ過は
瞬間的な出力変動となって検波器２３の検波出力に表れ
る。

そこで検波出力をローパスフィルタ４０、バイパスフィ
ルタ４工へそれぞれ通すことにより、含水による長期変
動を出力の直流レベル変化、つまり低周波数成分の変化
として、また気泡通過による瞬間的な変動を交流成分つ
まり高周波数成分の変化としてそれぞれ別個に取出すこ
とができる。

直流成分はローパスフィルタ４０を介して比較器４２に
入力し、比較器４２に於いて、予め設定された電圧レベ
ル以上になるか否かの検定を受け、これを下回った場合
、燃料の含水有りと判断して警報手段５０及び含水した
燃料をカットするアクチュエータ５１を作動させる。

一方、検波出力の交流成分はハ・イバスフィルタ４１を
介して比較器４３に送られ、比較器４３で交流成分の出
現願度が予め設定された値以下にあるか否かの検定を受
け、これを上回った場合、燃料に気泡の混入有りと判断
して警報手段５２及びエンジンルーム内冷却用のアクチ
ュエータ５３を作動させる。尚、ここで、比較器４２．
４３は燃料ポンプの作動時のみ送られて来るゲート信号
のハイレベルによって動作を開始するものである。

次に第２図に示したアルコール・ガソリンニ燃料エンジ
ンに組み入れた場合の実施例を簡単に説明する。本実施
例ではアルコール燃料供給系（６０，６１，６２，６３
）とガソリン燃料供給系（７０，７１，７２，７３）に
それぞれ含水・気泡センサ６４，７４を設け、両系統の
異常発生に応じて相補的に噴射燃料種の切換えを行なえ
るようなプログラムが電気制御回路９０内に予め組み込
まれている。ここでは、警報手段としてウオーニングラ
ンプ９１のみを示したが、別の方法として、電気制御回
路９０内のメモリに異常状況を記憶させておき、ダイア
グノーシス機能により、後にデータが引き出せるように
しても良い。

次に、第２実施例として上述したセンサを冷凍サイクル
に適用し、冷凍サイクルの冷媒中に混入する水・気泡を
検出するようにしたものを第５図に基づいて説明する。

冷凍サイクルに適用するに際して、次の点が改良されて
いるので、まず説明する。センサを作動させるための前
記ゲート信号として、エアコンスイッチ１１３の０Ｎ１
０ＦＦと、コンプレッサ１０３のクラッチの０Ｎ１０Ｆ
Ｆに基づく信号を用いている。そして、含水検出するた
めの含水検出用前記比較器４２のゲート信号は、エアコ
ンＯＮから数秒間のみハイレベルを発生するタイマ回路
からの信号を用いる。これは冷凍サイクル中の冷媒の循
環が定常状態になると、気泡の混入が過剰となって連続
的に流れるので、検波出力の直流成分が見掛は上低下し
てしまい、含水による出力低下と気泡混入状態との区別
がつかなくなるためである。一方、気泡検出するための
気泡検出用前記比較器４３のゲートは、コンプレッサク
ラッチのＯＮ信号に連動してハイレベルとなる信号を用
いて、冷媒が循環している間は、常に気泡混入をモニタ
できるように設定されている。このようにして、エアコ
ン起動時の所定時間でもって、水分含有状態を検出して
いるため、気泡の過剰混入を誤検出することなく、正確
に水分含有を検出できる。

一方、気泡混入状態はコンプレッサの作動に応じて、そ
の作動中は常に検出しているので、作動中での気泡混入
を容易に検出できる。

次に第５図の構成及び作動について簡単に説明する。こ
れは冷媒配管１００の途中に前述した構成の含水・気泡
センサ１１０を設けており、図中符号１０１はエキスパ
ンションバルブ、１０２はエバポレータ、１０３はコン
プレッサ、１０４はコンデンサ、１０５はレシーバ、１
０６はクーリングファン、１１０は水分・気泡センサ、
１１１は電気制御回路、１１２は警報器、１１３はエア
コンスイッチである。尚、コンプレッサ１０３にはその
クラッチの０Ｎ１０ＦＦを検出するセンサが設けられて
いる。

前述のように所定時期に配管１００中の冷媒（フレオン
１２など）の含水と気泡混入をセンサ１１０が検出し、
電気制御回路１１１が異常信号を発生する。この異常状
態が気泡混入の場合、冷媒量の不足とその補充の必要性
を運転者に告知するため、その旨を警報器１１２にて報
知させる。

また、含水異常の場合は、警報器１１２にてその旨を報
知させると同時に、エキスパンションバルブ１０１での
水分凍結を防止するためや各種機能部品の腐食を防止す
るため、コンプレッサ１０３のクラッチを切って、冷凍
サイクルを停止させ、故障を未然に回避する。

なお、エアコン冷媒の含水・気泡センサについて、他の
実施例として第６図のようにレシーバ１０５の外周金属
ケース１９を空洞共振器として利用し、発信、受信プロ
ーブ１０．１１をケース１９に設けると良い。この場合
、水分は乾燥剤１２０に吸着・蓄積されるため、微量の
含水も検出可能となる。尚、１７はコンデンサ１０４と
連通する配管１８はエバポレータ１０２と連通ずる配管
、１９はレシーバ１０５の外周金属ケース、１２０は布
袋人の乾燥剤である。通常はレシーバ１０５の上部に冷
媒の異常（気泡）を見るための透明ガラスからなるサイ
ドグラス１８ａが設けられている。

以上述べた様に、冷凍サイクル中の水分・気泡を適切に
検出報知するとともに、冷凍サイクルを停止させること
により、水分混入による各種部品の腐食やエキスパンシ
ョンバルブの細孔での凍結による冷媒の流れを阻害する
という故障を未然に回避することができる。

〔発明の効果］以上述べた様に本発明は、共振マイクロ波出力を低周波
成分と高周波成分とに分離し、この分離出力により、供
給流体中への水等の異種液相の混入と気泡等の異物の混
入を同時に検出でき、しかも比較的簡単な構成でもって
達成できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を燃料配管に適用した第１実施例を示す
構成図、第２図は第１実施例の応用例を示す構成図、第
３図は共振器（１２）の電力透過特性を示す特性図、第
４図は燃料中に水や気泡が混入した状態での検波出力を
示す出力図、第５図は本発明を冷凍サイクルに適用した
第２実施例を示す構成図、第６図は冷凍サイクルのレシ
ーバ（ｌ　Ｏ５）を示す模式構成図である。１０・・・発信用アンテナプローブ、１１甲受信用アン
テナプローブ、１２・・・マイクロ波空洞共振器。１５・・・燃料配管、２０・・・マイクロ波発振器、２
３・・・検波器、４０．４１・・・分離手段となるロー
パスフィルタ、バイパスフィルタ、４２・・・水分検出
用比較器、４３・・・気泡検出用比較器。代理人弁理士　岡　　部　　　隆第１図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）車両用各種機関に作動流体と供給するために流体
が流通せしめられ、高周波透過性材料からなる供給配管
と、密閉空間を有し、該空間に上記供給配管を貫通せしめた
マイクロ波空洞共振器と、この空洞共振器内へマイクロ波を発信するマイクロ波発
信手段と、この空洞共振器内の共振マイクロ波を受信して検出出力
を発生する検出手段と、前記検出手段の検出出力を低周波数成分と、高周波数成
分とに分離する分離手段と、前記低周波数成分の変動に基づいて含水率を検出する含
水検出手段と、前記高周波数成分の変動に基づいて気泡含有を検出する
気泡検出手段とを具備する含水・気泡検出装置。
（２）前記供給配管は、内燃機関に燃料を供給する燃料
配管であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の含水・気泡検出装置。
（３）前記含水検出手段及び前記気泡検出手段は、内燃
機関に燃料を供給する燃料ポンプの起動信号を受けて検
出を開始することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の含水・気泡検出装置。
（４）前記供給配管は、冷凍サイクルに冷媒を供給する
冷媒配管であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の含水・気泡検出装置。
（５）前記含水検出手段及び前記気泡検出手段は、冷凍
サイクルに冷媒を供給するコンプレッサの起動信号を受
けて検出を開始し、所定時間経過後に前含水検出手段は
検出を停止することを特徴とする特許請求の範囲第４項
記載の含水・気泡検出装置。