燃料性状検出装置
【課題】 燃料の性状を高分解能に検出可能な燃料性状検出装置を提供する。
【解決手段】 燃料性状検出装置１０は、燃料通路３５を有する有底筒状の第１電極２０と、第１電極２０内で同軸に配置される筒状の第２電極４０および第３電極５０と、回路部８０とを備える。回路部８０は、第１電極２０と第２電極４０との間の第１静電容量、及び、第２電極４０と第３電極５０との間の第２静電容量の和に等しい合成静電容量を取得し、マップから合成静電容量に基づき燃料通路３５内の燃料のエタノール濃度を算出する。回路部８０が取得する合成静電容量は、電極が一組である構成にて回路部が取得する静電容量と比べ、燃料のエタノール濃度が変化するとき大きく変化する。したがって、燃料のエタノール濃度を高分解能に検出可能である。
【解決手段】 燃料性状検出装置１０は、燃料通路３５を有する有底筒状の第１電極２０と、第１電極２０内で同軸に配置される筒状の第２電極４０および第３電極５０と、回路部８０とを備える。回路部８０は、第１電極２０と第２電極４０との間の第１静電容量、及び、第２電極４０と第３電極５０との間の第２静電容量の和に等しい合成静電容量を取得し、マップから合成静電容量に基づき燃料通路３５内の燃料のエタノール濃度を算出する。回路部８０が取得する合成静電容量は、電極が一組である構成にて回路部が取得する静電容量と比べ、燃料のエタノール濃度が変化するとき大きく変化する。したがって、燃料のエタノール濃度を高分解能に検出可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料性状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられ、燃料の例えばアルコール濃度などの性状を検出する燃料性状検出装置が知られている。燃料性状検出装置が検出する燃料の性状は、内燃機関の電子制御ユニットに伝送され、各種制御に利用される。電子制御ユニットは、燃料の性状に応じて内燃機関の燃料噴射量や燃料噴射時期を制御することで排気中の有害物質の発生を抑制する。
特許文献１に開示された燃料性状検出装置は、燃料通路を有する外側電極と、燃料通路内に配置される内側電極との間の静電容量に基づき燃料通路内の燃料のアルコール濃度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７０３０６２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された燃料性状検出装置は、一組の電極間の静電容量に基づきアルコール濃度を検出するため、アルコール濃度が変化するときの静電容量の変化量が小さい。そのため、検出することができるアルコール濃度の分解能が低いという問題があった。
この問題に対し、内側電極および外側電極を長手方向に長くすることで電極同士の対向面積を増やし、アルコール濃度の変化に対する静電容量の変化を大きくすることが考えられる。しかし、これによると燃料性状検出装置の体格が大きくなるという弊害が生じる。
【０００５】
また、上記問題に対し、外側電極の内径を小さくするか或いは内側電極の外径を大きくすることで電極間の隙間を狭くし、アルコール濃度の変化に対する静電容量の変化を大きくすることが考えられる。しかし、これによると燃料通路の流通抵抗が大きくなり、燃料を圧送する燃料ポンプの負担が大きくなるという弊害が生じる。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料の性状を高分解能に検出可能な燃料性状検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明による燃料性状検出装置は、第１電極と、第２電極と、第３電極と、回路部とを備える。第１電極は燃料通路を有する。第２電極は、燃料通路内で第１電極に対し所定の隙間を隔てて配置される。第３電極は、燃料通路内で第２電極に対し所定の隙間を隔てて配置される。回路部は、第１電極と第２電極との間の第１静電容量、及び、第２電極と第３電極との間の第２静電容量に基づき燃料通路内の燃料の性状を算出する。
電極間の静電容量と燃料の性状との間には相関関係がある。燃料の性状が変化すると静電容量も変化する。燃料の性状が所定量だけ変化するとき、二組の電極間の静電容量の和で表される合成静電容量の変化量は、上記二組の電極のうち一方の電極間の静電容量の変化量と比べて大きくなる。そのため、回路部が取得する合成静電容量は、電極が一組である構成にて回路部が取得する静電容量と比べ、燃料の性状が変化するとき大きく変化する。したがって、燃料の性状を高分解能に検出可能である。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、第１電極と第３電極とを互いに電気的に接続する接続手段を備える。この構成では、第１電極と第２電極とで構成される第１コンデンサ、及び、第２電極と第３電極とで構成される第２コンデンサが電気回路上で互いに並列に接続される。これにより、回路部は、第１静電容量と第２静電容量との和で表される合成静電容量を取得する。そのため、燃料の性状の変化に対する静電容量の変化が大きくなり、燃料の性状を高分解能に検出可能である。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、接続手段は、第３電極を第１電極に固定する固定部材から構成される。そのため、第１電極と第３電極とを電気的に接続する部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、第１電極は、第１筒部と、第１筒部の端部を塞ぐ第１底部と、を有する有底筒状に形成される。第２電極は、筒状に形成され、第１筒部の内側に配置される。第３電極は、筒状に形成され、第２電極の内側に配置される。これら第１電極、第２電極および第３電極は、軸が互いに略平行となるように設けられる。この構成では、第２電極および第３電極を同じ方向から第１電極内に挿入することができるので、各電極の組み付けを容易に行うことができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、第１底部は、内壁に第１筒部とは反対側に凹む凹部を有し、第２電極のうち第１電極の第１底部側の端部は、上記凹部の内側に位置する。この構成では、凹部の内壁の内径を変更することで第１静電容量を容易に調整することができる。
請求項６に記載の発明では、第２電極は、回路部に電力を供給する電源の正極側に接続され、第１電極および第３電極は、電源の負極側に接続される。これによれば、燃料性状検出装置の外郭を構成する第１電極が例えば車体等の他の部材に接触しても検出値に誤差が生じない。そのため、検出誤差の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、燃料通路内の燃料の温度を検出する温度センサを備える。回路部は、第１静電容量および第２静電容量に加え、温度センサが検出する燃料の温度に基づき燃料通路内の燃料の性状を算出する。これにより、燃料の温度に応じた正確な燃料の性状を算出することができる。
請求項８に記載の発明では、第３電極は、第２筒部と、第２筒部のうち燃料通路側の端部を塞ぐ第２底部と、を有する有底筒状に形成される。温度センサは、第２筒部の内側に配置される。これにより、温度センサを燃料通路内の燃料から隔離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による燃料性状検出装置が適用された燃料供給系統を示す構成図である。
【図２】図１の燃料性状検出装置の断面図である。
【図３】図１の燃料性状検出装置の電気回路の構成図である。
【図４】図１の燃料性状検出装置の各電極間の燃料のエタノール濃度、温度および静電容量の関係を示す特性図である。
【図５】図１の燃料性状検出装置の各電極間の燃料のエタノール濃度および静電容量の関係、及び、電極が一組のみ設けられる比較形態の電極間の燃料のエタノール濃度および静電容量の関係、を比較して示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の燃料性状検出装置を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による燃料性状検出装置は、図１に示す自動車用の燃料供給系統に適用される。この燃料供給系統は、図示しないエンジンに燃料を供給するシステムであり、燃料タンク２、燃料ポンプ３、燃料配管４、デリバリパイプ５、インジェクタ６およびＥＣＵ（電子制御ユニット）７等を備える。燃料タンク２内の燃料は、燃料ポンプ３により燃料配管４を経由しデリバリパイプ５に圧送され、インジェクタ６からエンジンの吸気管内や気筒内などに噴射される。ＥＣＵ７は、インジェクタ６の作動を電気的に制御する。燃料性状検出装置１０は、燃料タンク２とデリバリパイプ５とを接続する燃料配管４の途中に設けられる。
【００１４】
燃料タンク２内には、例えばエタノールとガソリンとが混合されたエタノール混合ガソリン等が給油される。このエタノール混合ガソリンのエタノール濃度は０〜１００［％］の間で適宜選択可能である。したがって、燃料タンク２内の燃料のエタノール濃度は、給油時点を境に変動する可能性がある。燃料性状検出装置１０は、燃料配管４内を流れる燃料のエタノール濃度を検出し、このエタノール濃度に対応する電気信号をＥＣＵ７に出力するエタノール濃度センサである。ＥＣＵ７は、エンジンに供給される直前の燃料のエタノール濃度に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期などを制御することで、エンジンを最適条件で作動させる。この最適条件は、エンジンの排気中の有害物質量が可及的に少なくなること等を考慮し設定される。
【００１５】
図２に示すように、燃料性状検出装置１は、第１電極２０、第２電極４０、第３電極５０、ハウジング６５、サーミスタ７０および回路部８０等を備える。
第１電極２０は、「第１筒部」としての筒部２１と、筒部２１の一端部を塞ぐ「第１底部」としての底部２２とからなり、例えばステンレス等の金属により有底円筒状に形成される。また、第１電極２０は、筒部２１の他端部側の外壁に開口する有底の第１収容穴２３と、第１収容穴２３の底壁２４に開口する有底の第２収容穴２５とを有する。第１収容穴２３は、第１電極２０の筒部２１の内壁で区画形成される。第２収容穴２５は、第１電極２０の筒部２１の内壁と底部２２の内壁とで区画形成される。第１収容穴２３の内径は、第２収容穴２５の内径よりも大きい。第１収容穴２３および第２収容穴２５は、第２電極４０および第３電極５０を収容する。第１電極２０は、第２電極４０および第３電極５０のハウジングとして機能し、ハウジング６５と共に燃料性状検出装置１０の外郭を構成する。
第１電極２０の筒部２１のうち第１収容穴２３側の外壁は、互いに周方向に離れて配置される複数のねじ穴２６と、これらのねじ穴２６を取り囲むように環状に形成されるＯリング溝２７とを有する。
【００１６】
第１電極２０の底部２２は、内壁２８に筒部２１とは反対側に凹む凹部２９を有する。凹部２９の内側には第２電極４０の端部が挿入される。
第１電極２０の筒部２１は、第１収容穴２３に対応する軸方向位置で径方向へ内外に貫通する通孔３０、３１を有する。第１電極２０の筒部２１の外壁のうち通孔３０、３１に対応する箇所には、管継手３３、３４の一端部が接続される。これら管継手３３、３４の他端部には、図１の燃料配管４を構成する管の一端部が接続される。管継手３３および通孔３０を通じて第２収容穴２５に流入する燃料は、通孔３１および管継手３４を通じて燃料配管４に流出する。第２収容穴２５は、燃料の通路としての燃料通路３５を構成する。
【００１７】
第２電極４０は、第１収容穴２３内および第２収容穴２５内に位置する筒部４１と、第１収容穴２３内で筒部４１から径外方向へ突き出す鍔部４２とからなり、例えばステンレス等の金属により円筒状に形成される。第２電極４０の筒部４１は、第１電極２０の筒部２１と同軸上に設けられる。また、第２電極４０の筒部４１のうち第２収容穴２５側の端部の先端は、第１電極２０の底部２２の凹部２９の内側に挿入される。
第２電極４０の筒部４１は、通孔３０に対応する周方向位置で径方向へ内外に貫通する通孔４３と、通孔３１に対応する周方向位置で径方向へ内外に貫通する通孔４４とを有する。これらの通孔４３、４４には燃料が流通可能である。
【００１８】
第２電極４０の筒部４１のうち第１収容穴２３側の外壁と第１電極２０の筒部２１の内壁との間には、シール部材４５が設けられる。シール部材４５は、第１電極２０と第２電極４０との径方向の隙間を液密に封止し、燃料通路３５内の燃料が第１収容穴２３側に漏れることを防止する。
第２電極４０は、鍔部４２に接合された端子４６により回路部８０に電気的に接続される。端子４６は、第３電極５０の鍔部５３が有するスリット５７、及び、後述の保持プレート６１が有する通孔６２を通して第１電極２０外に取り出される。
【００１９】
第２電極４０と第１電極２０との間には、環状の第１絶縁部材４７が設けられる。第１絶縁部材４７は、第２電極４０の鍔部４２と底壁２４との軸方向の隙間、及び、第２電極２０の鍔部４２と第１収容穴２３を形成する内壁３２との径方向の隙間に介在させられる。第１絶縁部材４７は、第２電極４０と第１電極２０とを電気的に絶縁する。
第２電極４０の筒部４１は、燃料通路３５内で第１電極２０の筒部２１に対し所定の隙間Ｇ１を隔てて配置される。また、第２電極４０の筒部４１のうち第２収容穴２５側の端部の先端は、第１電極２０の底部２２の凹部２９の内側で凹部２９の内壁に対し所定の隙間Ｇ２を隔てて配置される。隙間Ｇ２は、隙間Ｇ１より小さく設定される。燃料通路３５内を燃料が流れるとき、隙間Ｇ１および隙間Ｇ２には燃料が満たされる。このとき、第１電極２０および第２電極４０は、誘電体としての燃料を隔てて配置され、第１のコンデンサを構成する。
【００２０】
第３電極５０は、第１収容穴２３内および第２電極４０の筒部４１内に位置する「第２筒部」としての筒部５１と、筒部５１の底部２２側の端部を塞ぐ「第２底部」としての底部５２と、第１収容穴２３内で筒部５１から径外方向へ突き出す鍔部５３とからなり、例えばステンレス等の金属により有底円筒状に形成される。第３電極５０の筒部５１は、第２電極４０の筒部４１と同軸上に設けられる。第３電極５０は、第２電極４０と同じ方向から第１電極２０内に挿入される。第３電極５０の筒部５１の内側は、底部５２によって燃料通路３５内から隔離される。
第３電極５０の筒部５１の外壁と第２電極４０の筒部４１の内壁との間には、シール部材５４が設けられる。シール部材５４は、第２電極４０と第３電極５０との径方向の隙間を液密に封止し、燃料通路３５内の燃料が第１収容穴２３側に漏れることを防止する。
【００２１】
第３電極５０は、鍔部５３に接合された端子５５により回路部８０に電気的に接続される。端子５５は、保持プレート６１の通孔６２を通して第１電極２０外に取り出される。
第３電極５０と第２電極４０との間には、環状の第２絶縁部材５６が設けられる。第２絶縁部材５６は、第３電極５０の鍔部５３と第２電極４０の鍔部４２との軸方向の隙間、及び、第３電極５０の筒部５１と第２電極４０の筒部４１との径方向の隙間に介在させられる。第２絶縁部材５６は、第３電極５０と第２電極４０とを電気的に絶縁する。
第３電極５０の筒部５１は、燃料通路３５内で第２電極４０の筒部４１に対し所定の隙間Ｇ３を空けて配置される。燃料通路３５内を燃料が流れるとき、隙間Ｇ３には燃料が満たされる。このとき、第２電極４０および第３電極５０は、誘電体としての燃料を隔てて配置され、第２のコンデンサを構成する。
【００２２】
第２電極４０および第３電極５０は、固定手段６０により第１電極２０に固定される。固定手段６０は、保持プレート６１およびビス６３から構成される。
「固定部材」としての保持プレート６１は、例えばステンレス等の金属により円環板状に形成される。この保持プレート６１は、第１電極２０の筒部２１のうち第１収容穴２３側の外壁、及び、第３電極５０の鍔部５３のうち筒部５１とは反対側の外壁に当接するように配置される。保持プレート６１は、第１電極２０と第３電極とを電気的に接続する「接続手段」である。
【００２３】
ビス６３は、第１電極２０のねじ穴２６にねじ込まれることで保持プレート６１を第１電極２０に固定する。保持プレート６１の通孔６２の内径は、第３電極５０の鍔部５３の外径よりも小さい。これにより、第３電極５０は、第１収容穴２３および第２収容穴２５から抜け出し不能とされる。
保持プレート６１と第１電極２０との隙間は、Ｏリング溝２７内のＯリング６４により液密に封止される。
第３電極５０、第１絶縁部材４７、第２電極４０および第２絶縁部材５６は、保持プレート６１と第１収容穴の底壁２４とに挟まれることで第１電極２０に固定される。固定手段６０は、第１電極２０と第３電極５０とを電気的に接続しつつ、第３電極５０および第２電極４０を第１電極２０に固定する。
【００２４】
ハウジング６５は、例えば樹脂等により有底筒状に形成され、底部６６が保持プレート６１と共にビス６３で第１電極２０に固定される。ハウジング６５の開口部は、カバー６７により塞がれる。ハウジング６５とカバー６７との隙間は、Ｏリング６８により液密に封止される。
「温度センサ」としてのサーミスタ７０は、温度に応じて電気抵抗が変化する温度検出素子である。サーミスタ７０は、例えば放熱グリス等の熱伝導物質が充填された第３電極５０の内側に設けられ、端子７１、７２を経由して回路部８０に電気的に接続される。燃料通路３５内の燃料の熱は、第３電極５０および放熱グリスを経由してサーミスタ７０に伝導する。そのためサーミスタ７０の温度は燃料通路３５内の燃料の温度と略同じになる。サーミスタ７０は、燃料通路３５内の燃料の温度を間接的に検出する。
【００２５】
回路部８０は、ハウジング６５内部に固定される基板８１と、この基板８１上に設けられる複数の電子部品からなる濃度取得手段とを備える。
図３に示すように、回路部８０には、「電源」としてのバッテリ８３からイグニッションスイッチ８４を介して電力が供給される。回路部８０とバッテリ８３との間には、回路部８０に印加される電圧を安定させる目的で定電圧レギュレータ８５が設けられる。回路部８０には、二本の電力供給線と、ＥＣＵ７に電気信号を伝送するための電気信号伝送線とが接続される。
【００２６】
濃度検出手段８６は、第１電極２０および第２電極４０が構成する第１コンデンサ８７と、第２電極４０および第３電極５０が構成する第２コンデンサ８８とからなる。第１コンデンサ８７および第２コンデンサ８８は、濃度取得手段８２に並列に接続される。第２電極４０はバッテリ８３の正極側に接続され、第１電極２０および第３電極５０はバッテリ８３の負極側に接続される。
第１コンデンサ８７の静電容量を第１静電容量とし、また、第２コンデンサ８８の静電容量を第２静電容量とすると、濃度検出手段８６全体の静電容量は、第１静電容量と第２静電容量との和に等しくなる。以下、濃度検出手段８６全体の静電容量を「合成静電容量」と記載する。
【００２７】
一定の温度下では、合成静電容量と各電極間の燃料のエタノール濃度とが相関関係を有する。また、一定のエタノール濃度下では、合成静電容量と各電極間の燃料の温度とが相関関係を有する。これらの特性を利用し、濃度取得手段８２は、合成静電容量および燃料の温度に基づき燃料のエタノール濃度を取得する。
【００２８】
具体的には、濃度取得手段８２は、濃度検出手段８６に直流電圧を印加することで第１コンデンサ８７および第２コンデンサ８８に電荷を蓄える充電状態と、上記直流電圧の印加を止めて第１コンデンサ８７および第２コンデンサ８８から電荷を放出させる放電状態と、をスイッチで周期的に切り替える。そして濃度取得手段８２は、上記放電時に、例えば端子４６と端子５５との間の電位差（以下、放電時電位差と記載する）を検出する。放電時電位差の例えば最大値等は、合成静電容量と比例関係にある。濃度取得手段８２は、放電時電位差と合成静電容量との関係を表すマップや演算式等から放電時電位差に基づき合成静電容量を算出する。なお、濃度取得手段８２が用いるマップや演算式等は、濃度取得手段８２が有する図示しないＲＯＭ等に予め記憶される。以下に記載するマップや演算式も同様である。
【００２９】
また、濃度取得手段８２は、端子７１と端子７２との間に印加する電圧と、そのときサーミスタ７０に流れる電流とに基づき、オームの法則からサーミスタ７０の抵抗を算出する。サーミスタ７０の抵抗は燃料の温度に応じて変化する。濃度取得手段８２は、サーミスタ７０の抵抗と燃料の温度との関係を表すマップや演算式等からサーミスタ７０の抵抗に基づき燃料の温度を算出する。
【００３０】
また、濃度取得手段８２は、濃度検出手段８６の合成静電容量と、燃料の温度と、燃料のエタノール濃度との関係を表すマップや演算式等から、上記算出した合成静電容量および燃料の温度に基づき燃料のエタノール濃度を算出する。上記関係は、例えば図４に示すような線図で表される。図４の線図は、合成静電容量Ｃ［ｐＦ］を示す縦軸と燃料の温度Ｔ［℃］を示す横軸との二次元座標内で燃料のエタノール濃度Ｄ［％］が等しくなる点を結んだ複数本の線から構成される。便宜上、図４にはエタノール濃度Ｄを０〜１００［％］まで２０［％］刻みで示すが、実際にはさらに細かく設定される。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の燃料性状検出装置１０は、３つの電極２０、４０、５０、および回路部８０を備える。第１電極２０は、燃料通路３５を有するハウジングから構成される。第２電極４０は、燃料通路３５内で第１電極２０に対し所定の隙間Ｇ１、Ｇ２を隔てて配置される。第３電極５０は、燃料通路３５内で第２電極４０に対し所定の隙間Ｇ３を隔てて配置される。回路部８０は、第１電極２０と第２電極４０との間の第１静電容量、及び、第２電極４０と第３電極５０との間の第２静電容量の和に相当する合成静電容量を取得し、マップから合成静電容量に基づき燃料通路３５内の燃料のエタノール濃度を算出する。
【００３２】
このような構成では、回路部８０が取得する合成静電容量は、燃料のエタノール濃度が変化するとき大きく変化する。このことを図５に示す。
図５に示すように、一定の温度下では、本実施形態の燃料性状検出装置１０が検出する合成静電容量Ｃ１とエタノール濃度Ｄとの関係（実線）は、第２電極４０および第３電極５０からなる一組の電極だけを備える比較形態が検出する静電容量Ｃ２とエタノール濃度Ｄとの関係（一点鎖線）に比べ、勾配が大きくなる。そのため、燃料のエタノール濃度Ｄが所定値Ｄ（１）から所定値Ｄ（２）に変化するとき、本実施形態の合成静電容量Ｃ１の変化量ΔＣ１（＝Ｃ１（２）−Ｃ１（１））は、比較形態の静電容量Ｃ２の変化量ΔＣ２（＝Ｃ２（２）−Ｃ２（１））に比べて大きくなる。したがって、本実施形態による燃料性状検出装置１０は、燃料のエタノール濃度Ｄを高分解能に検出可能である。
【００３３】
また、本実施形態では、第１電極２０と第３電極５０とを互いに電気的に接続する保持プレート６１を備える。この構成では、第１電極２０と第２電極４０とで構成される第１コンデンサ８７、及び、第２電極４０と第３電極５０とで構成される第２コンデンサ８８が電気回路上で互いに並列に接続される。これにより、回路部８０は、第１静電容量と第２静電容量との和で表される合成静電容量を取得する。そのため、燃料のエタノール濃度の変化に対する回路部８０が取得する合成静電容量の変化が大きくなるので、燃料のエタノール濃度を高分解能に検出可能である。
【００３４】
また、本実施形態では、保持プレート６１は、第３電極５０を第１電極２０に固定する固定部材から構成される。そのため、第１電極２０と第３電極５０とを電気的に接続する部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
また、本実施形態では、各電極２０、４０、５０は、同軸上に配置される。この構成では、第２電極４０および第３電極５０を同じ方向から第１電極２０内に挿入することができるので、各電極の組み付けを容易に行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、第１電極２０の底部２２は内壁に開口する凹部２９を有し、第２電極４０のうち底部２２側の端部は凹部２９内に挿入される。この構成では、凹部２９の内壁の内径を変更することで第１静電容量を容易に調整することができる。
また、凹部２９の内壁と第２電極４０の外壁との隙間Ｇ２は、第１電極２０の筒部２１の内側の燃料通路３５から外れて位置する。そのため、凹部２９の内壁と第２電極４０の外壁との間の隙間Ｇ２を狭く設定するとき、燃料通路３５の流通抵抗が大きくなる弊害が生じない。したがって、上記隙間Ｇ２を狭く設定することができ、燃料のエタノール濃度の変化に対する静電容量の変化を大きくすることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、第２電極４０は、回路部８０に電力を供給するバッテリ８３の正極側に接続され、第１電極２０および第３電極５０は、バッテリ８３の負極側に接続される。これによれば、燃料性状検出装置１０の外郭を構成する第１電極２０が例えば車体等の他の部材に接触しても検出値に誤差が生じない。そのため、検出誤差の発生を防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、燃料通路３５内の燃料の温度を検出するサーミスタ７０を備える。回路部８０は、第１静電容量および第２静電容量に加え、サーミスタ７０が検出する燃料の温度に基づき燃料通路３５を流れる燃料のエタノール濃度を算出する。これにより、燃料の温度に応じた正確な燃料のエタノール濃度を算出することができる。
また、本実施形態では、第３電極５０は、内部が燃料通路３５から隔離される有底筒状に形成される。サーミスタ７０は、第３電極５０の内部に配置される。これにより、サーミスタ７０を燃料通路３５内の燃料から隔離することができる。
【００３８】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、燃料性状検出装置は、エタノール以外のアルコールとガソリンとが混合されたアルコール混合ガソリンのアルコール濃度を検出するものであってもよい。また、燃料性状検出装置は、アルコール濃度以外の燃料の性状を検出してもよい。要するに、燃料性状検出装置は、３つの電極間の静電容量に基づき燃料の性状を検出する装置であればよい。
本発明の他の実施形態では、演算式等で表される関係から燃料の性状を算出してもよい。
本発明の他の実施形態では、各電極間に印加する電圧は、直流電圧に限らず、交流電圧であってもよい。
【００３９】
本発明の他の実施形態では、サーミスタに代えて他の温度センサが設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、回路部は、第１静電容量および第２静電容量のみに基づきエタノール濃度を検出してもよい。また、回路部は、第１静電容量および第２静電容量に加え、外気温度や燃料タンク中の燃料の温度等に基づきエタノール濃度を検出してもよい。その際、燃料性状検出装置は、サーミスタ等の温度センサを備えていなくてもよい。
【００４０】
本発明の他の実施形態では、第１電極、第２電極および第３電極は、円筒状以外の形状に形成されてもよく、また、互いに異なる軸上に設けられてもよい。第２電極および第３電極は、例えば棒状や板状に形成されてもよい。第１電極は、必ずしも有底筒状である必要はなく、中空形状に形成され燃料通路を有していればよい。
本発明の他の実施形態では、第２電極の端部が第１電極の凹部の内側に位置する必要はなく、また、第１電極が凹部を有していなくてもよい。
【００４１】
本発明の他の実施形態では、第１電極と第３電極とを電気的に接続する接続手段は、第２電極および第３電極を第１電極に固定する固定部材とは異なる部材で構成してもよい。また、接続手段は、第１電極と第３電極とを電気的に接続するものであればよく、円環板状である必要はない。
本発明の他の実施形態では、第３電極と保持プレートとを同一部材で構成してもよい。例えば、径外方向へ延長された第３電極の鍔部が第１電極にビス等で固定されるように構成してもよい。
【００４２】
本発明の他の実施形態では、第３電極を回路部の基板に接続する端子とは別に、第１電極を回路部の基板に接続する端子が設けられ、第１電極と第３電極とを電気的に接続する接続手段が回路部の基板上に設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、保持プレートに代えて他の部材が第２電極および第３電極を第１電極に固定するように構成してもよい。例えば、保持プレートを設けず、ハウジングの底部と第１電極との間で第２電極や第３電極を挟むように構成してもよい。
【００４３】
本発明の他の実施形態では、第２電極および第３電極は、第１電極以外の例えばハウジング等に固定されてもよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状検出装置は、燃料タンクとデリバリパイプとを接続する燃料配管の途中ではなく、燃料タンクやデリバリパイプに直接設けられてもよい。
【００４４】
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０・・・燃料性状検出装置
２０・・・第１電極
３５・・・燃料通路
４０・・・第２電極
５０・・・第３電極
６１・・・保持プレート（接続手段、固定部材）
８０・・・回路部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料性状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられ、燃料の例えばアルコール濃度などの性状を検出する燃料性状検出装置が知られている。燃料性状検出装置が検出する燃料の性状は、内燃機関の電子制御ユニットに伝送され、各種制御に利用される。電子制御ユニットは、燃料の性状に応じて内燃機関の燃料噴射量や燃料噴射時期を制御することで排気中の有害物質の発生を抑制する。
特許文献１に開示された燃料性状検出装置は、燃料通路を有する外側電極と、燃料通路内に配置される内側電極との間の静電容量に基づき燃料通路内の燃料のアルコール濃度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７０３０６２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された燃料性状検出装置は、一組の電極間の静電容量に基づきアルコール濃度を検出するため、アルコール濃度が変化するときの静電容量の変化量が小さい。そのため、検出することができるアルコール濃度の分解能が低いという問題があった。
この問題に対し、内側電極および外側電極を長手方向に長くすることで電極同士の対向面積を増やし、アルコール濃度の変化に対する静電容量の変化を大きくすることが考えられる。しかし、これによると燃料性状検出装置の体格が大きくなるという弊害が生じる。
【０００５】
また、上記問題に対し、外側電極の内径を小さくするか或いは内側電極の外径を大きくすることで電極間の隙間を狭くし、アルコール濃度の変化に対する静電容量の変化を大きくすることが考えられる。しかし、これによると燃料通路の流通抵抗が大きくなり、燃料を圧送する燃料ポンプの負担が大きくなるという弊害が生じる。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料の性状を高分解能に検出可能な燃料性状検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明による燃料性状検出装置は、第１電極と、第２電極と、第３電極と、回路部とを備える。第１電極は燃料通路を有する。第２電極は、燃料通路内で第１電極に対し所定の隙間を隔てて配置される。第３電極は、燃料通路内で第２電極に対し所定の隙間を隔てて配置される。回路部は、第１電極と第２電極との間の第１静電容量、及び、第２電極と第３電極との間の第２静電容量に基づき燃料通路内の燃料の性状を算出する。
電極間の静電容量と燃料の性状との間には相関関係がある。燃料の性状が変化すると静電容量も変化する。燃料の性状が所定量だけ変化するとき、二組の電極間の静電容量の和で表される合成静電容量の変化量は、上記二組の電極のうち一方の電極間の静電容量の変化量と比べて大きくなる。そのため、回路部が取得する合成静電容量は、電極が一組である構成にて回路部が取得する静電容量と比べ、燃料の性状が変化するとき大きく変化する。したがって、燃料の性状を高分解能に検出可能である。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、第１電極と第３電極とを互いに電気的に接続する接続手段を備える。この構成では、第１電極と第２電極とで構成される第１コンデンサ、及び、第２電極と第３電極とで構成される第２コンデンサが電気回路上で互いに並列に接続される。これにより、回路部は、第１静電容量と第２静電容量との和で表される合成静電容量を取得する。そのため、燃料の性状の変化に対する静電容量の変化が大きくなり、燃料の性状を高分解能に検出可能である。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、接続手段は、第３電極を第１電極に固定する固定部材から構成される。そのため、第１電極と第３電極とを電気的に接続する部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、第１電極は、第１筒部と、第１筒部の端部を塞ぐ第１底部と、を有する有底筒状に形成される。第２電極は、筒状に形成され、第１筒部の内側に配置される。第３電極は、筒状に形成され、第２電極の内側に配置される。これら第１電極、第２電極および第３電極は、軸が互いに略平行となるように設けられる。この構成では、第２電極および第３電極を同じ方向から第１電極内に挿入することができるので、各電極の組み付けを容易に行うことができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、第１底部は、内壁に第１筒部とは反対側に凹む凹部を有し、第２電極のうち第１電極の第１底部側の端部は、上記凹部の内側に位置する。この構成では、凹部の内壁の内径を変更することで第１静電容量を容易に調整することができる。
請求項６に記載の発明では、第２電極は、回路部に電力を供給する電源の正極側に接続され、第１電極および第３電極は、電源の負極側に接続される。これによれば、燃料性状検出装置の外郭を構成する第１電極が例えば車体等の他の部材に接触しても検出値に誤差が生じない。そのため、検出誤差の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、燃料通路内の燃料の温度を検出する温度センサを備える。回路部は、第１静電容量および第２静電容量に加え、温度センサが検出する燃料の温度に基づき燃料通路内の燃料の性状を算出する。これにより、燃料の温度に応じた正確な燃料の性状を算出することができる。
請求項８に記載の発明では、第３電極は、第２筒部と、第２筒部のうち燃料通路側の端部を塞ぐ第２底部と、を有する有底筒状に形成される。温度センサは、第２筒部の内側に配置される。これにより、温度センサを燃料通路内の燃料から隔離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による燃料性状検出装置が適用された燃料供給系統を示す構成図である。
【図２】図１の燃料性状検出装置の断面図である。
【図３】図１の燃料性状検出装置の電気回路の構成図である。
【図４】図１の燃料性状検出装置の各電極間の燃料のエタノール濃度、温度および静電容量の関係を示す特性図である。
【図５】図１の燃料性状検出装置の各電極間の燃料のエタノール濃度および静電容量の関係、及び、電極が一組のみ設けられる比較形態の電極間の燃料のエタノール濃度および静電容量の関係、を比較して示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の燃料性状検出装置を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による燃料性状検出装置は、図１に示す自動車用の燃料供給系統に適用される。この燃料供給系統は、図示しないエンジンに燃料を供給するシステムであり、燃料タンク２、燃料ポンプ３、燃料配管４、デリバリパイプ５、インジェクタ６およびＥＣＵ（電子制御ユニット）７等を備える。燃料タンク２内の燃料は、燃料ポンプ３により燃料配管４を経由しデリバリパイプ５に圧送され、インジェクタ６からエンジンの吸気管内や気筒内などに噴射される。ＥＣＵ７は、インジェクタ６の作動を電気的に制御する。燃料性状検出装置１０は、燃料タンク２とデリバリパイプ５とを接続する燃料配管４の途中に設けられる。
【００１４】
燃料タンク２内には、例えばエタノールとガソリンとが混合されたエタノール混合ガソリン等が給油される。このエタノール混合ガソリンのエタノール濃度は０〜１００［％］の間で適宜選択可能である。したがって、燃料タンク２内の燃料のエタノール濃度は、給油時点を境に変動する可能性がある。燃料性状検出装置１０は、燃料配管４内を流れる燃料のエタノール濃度を検出し、このエタノール濃度に対応する電気信号をＥＣＵ７に出力するエタノール濃度センサである。ＥＣＵ７は、エンジンに供給される直前の燃料のエタノール濃度に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期などを制御することで、エンジンを最適条件で作動させる。この最適条件は、エンジンの排気中の有害物質量が可及的に少なくなること等を考慮し設定される。
【００１５】
図２に示すように、燃料性状検出装置１は、第１電極２０、第２電極４０、第３電極５０、ハウジング６５、サーミスタ７０および回路部８０等を備える。
第１電極２０は、「第１筒部」としての筒部２１と、筒部２１の一端部を塞ぐ「第１底部」としての底部２２とからなり、例えばステンレス等の金属により有底円筒状に形成される。また、第１電極２０は、筒部２１の他端部側の外壁に開口する有底の第１収容穴２３と、第１収容穴２３の底壁２４に開口する有底の第２収容穴２５とを有する。第１収容穴２３は、第１電極２０の筒部２１の内壁で区画形成される。第２収容穴２５は、第１電極２０の筒部２１の内壁と底部２２の内壁とで区画形成される。第１収容穴２３の内径は、第２収容穴２５の内径よりも大きい。第１収容穴２３および第２収容穴２５は、第２電極４０および第３電極５０を収容する。第１電極２０は、第２電極４０および第３電極５０のハウジングとして機能し、ハウジング６５と共に燃料性状検出装置１０の外郭を構成する。
第１電極２０の筒部２１のうち第１収容穴２３側の外壁は、互いに周方向に離れて配置される複数のねじ穴２６と、これらのねじ穴２６を取り囲むように環状に形成されるＯリング溝２７とを有する。
【００１６】
第１電極２０の底部２２は、内壁２８に筒部２１とは反対側に凹む凹部２９を有する。凹部２９の内側には第２電極４０の端部が挿入される。
第１電極２０の筒部２１は、第１収容穴２３に対応する軸方向位置で径方向へ内外に貫通する通孔３０、３１を有する。第１電極２０の筒部２１の外壁のうち通孔３０、３１に対応する箇所には、管継手３３、３４の一端部が接続される。これら管継手３３、３４の他端部には、図１の燃料配管４を構成する管の一端部が接続される。管継手３３および通孔３０を通じて第２収容穴２５に流入する燃料は、通孔３１および管継手３４を通じて燃料配管４に流出する。第２収容穴２５は、燃料の通路としての燃料通路３５を構成する。
【００１７】
第２電極４０は、第１収容穴２３内および第２収容穴２５内に位置する筒部４１と、第１収容穴２３内で筒部４１から径外方向へ突き出す鍔部４２とからなり、例えばステンレス等の金属により円筒状に形成される。第２電極４０の筒部４１は、第１電極２０の筒部２１と同軸上に設けられる。また、第２電極４０の筒部４１のうち第２収容穴２５側の端部の先端は、第１電極２０の底部２２の凹部２９の内側に挿入される。
第２電極４０の筒部４１は、通孔３０に対応する周方向位置で径方向へ内外に貫通する通孔４３と、通孔３１に対応する周方向位置で径方向へ内外に貫通する通孔４４とを有する。これらの通孔４３、４４には燃料が流通可能である。
【００１８】
第２電極４０の筒部４１のうち第１収容穴２３側の外壁と第１電極２０の筒部２１の内壁との間には、シール部材４５が設けられる。シール部材４５は、第１電極２０と第２電極４０との径方向の隙間を液密に封止し、燃料通路３５内の燃料が第１収容穴２３側に漏れることを防止する。
第２電極４０は、鍔部４２に接合された端子４６により回路部８０に電気的に接続される。端子４６は、第３電極５０の鍔部５３が有するスリット５７、及び、後述の保持プレート６１が有する通孔６２を通して第１電極２０外に取り出される。
【００１９】
第２電極４０と第１電極２０との間には、環状の第１絶縁部材４７が設けられる。第１絶縁部材４７は、第２電極４０の鍔部４２と底壁２４との軸方向の隙間、及び、第２電極２０の鍔部４２と第１収容穴２３を形成する内壁３２との径方向の隙間に介在させられる。第１絶縁部材４７は、第２電極４０と第１電極２０とを電気的に絶縁する。
第２電極４０の筒部４１は、燃料通路３５内で第１電極２０の筒部２１に対し所定の隙間Ｇ１を隔てて配置される。また、第２電極４０の筒部４１のうち第２収容穴２５側の端部の先端は、第１電極２０の底部２２の凹部２９の内側で凹部２９の内壁に対し所定の隙間Ｇ２を隔てて配置される。隙間Ｇ２は、隙間Ｇ１より小さく設定される。燃料通路３５内を燃料が流れるとき、隙間Ｇ１および隙間Ｇ２には燃料が満たされる。このとき、第１電極２０および第２電極４０は、誘電体としての燃料を隔てて配置され、第１のコンデンサを構成する。
【００２０】
第３電極５０は、第１収容穴２３内および第２電極４０の筒部４１内に位置する「第２筒部」としての筒部５１と、筒部５１の底部２２側の端部を塞ぐ「第２底部」としての底部５２と、第１収容穴２３内で筒部５１から径外方向へ突き出す鍔部５３とからなり、例えばステンレス等の金属により有底円筒状に形成される。第３電極５０の筒部５１は、第２電極４０の筒部４１と同軸上に設けられる。第３電極５０は、第２電極４０と同じ方向から第１電極２０内に挿入される。第３電極５０の筒部５１の内側は、底部５２によって燃料通路３５内から隔離される。
第３電極５０の筒部５１の外壁と第２電極４０の筒部４１の内壁との間には、シール部材５４が設けられる。シール部材５４は、第２電極４０と第３電極５０との径方向の隙間を液密に封止し、燃料通路３５内の燃料が第１収容穴２３側に漏れることを防止する。
【００２１】
第３電極５０は、鍔部５３に接合された端子５５により回路部８０に電気的に接続される。端子５５は、保持プレート６１の通孔６２を通して第１電極２０外に取り出される。
第３電極５０と第２電極４０との間には、環状の第２絶縁部材５６が設けられる。第２絶縁部材５６は、第３電極５０の鍔部５３と第２電極４０の鍔部４２との軸方向の隙間、及び、第３電極５０の筒部５１と第２電極４０の筒部４１との径方向の隙間に介在させられる。第２絶縁部材５６は、第３電極５０と第２電極４０とを電気的に絶縁する。
第３電極５０の筒部５１は、燃料通路３５内で第２電極４０の筒部４１に対し所定の隙間Ｇ３を空けて配置される。燃料通路３５内を燃料が流れるとき、隙間Ｇ３には燃料が満たされる。このとき、第２電極４０および第３電極５０は、誘電体としての燃料を隔てて配置され、第２のコンデンサを構成する。
【００２２】
第２電極４０および第３電極５０は、固定手段６０により第１電極２０に固定される。固定手段６０は、保持プレート６１およびビス６３から構成される。
「固定部材」としての保持プレート６１は、例えばステンレス等の金属により円環板状に形成される。この保持プレート６１は、第１電極２０の筒部２１のうち第１収容穴２３側の外壁、及び、第３電極５０の鍔部５３のうち筒部５１とは反対側の外壁に当接するように配置される。保持プレート６１は、第１電極２０と第３電極とを電気的に接続する「接続手段」である。
【００２３】
ビス６３は、第１電極２０のねじ穴２６にねじ込まれることで保持プレート６１を第１電極２０に固定する。保持プレート６１の通孔６２の内径は、第３電極５０の鍔部５３の外径よりも小さい。これにより、第３電極５０は、第１収容穴２３および第２収容穴２５から抜け出し不能とされる。
保持プレート６１と第１電極２０との隙間は、Ｏリング溝２７内のＯリング６４により液密に封止される。
第３電極５０、第１絶縁部材４７、第２電極４０および第２絶縁部材５６は、保持プレート６１と第１収容穴の底壁２４とに挟まれることで第１電極２０に固定される。固定手段６０は、第１電極２０と第３電極５０とを電気的に接続しつつ、第３電極５０および第２電極４０を第１電極２０に固定する。
【００２４】
ハウジング６５は、例えば樹脂等により有底筒状に形成され、底部６６が保持プレート６１と共にビス６３で第１電極２０に固定される。ハウジング６５の開口部は、カバー６７により塞がれる。ハウジング６５とカバー６７との隙間は、Ｏリング６８により液密に封止される。
「温度センサ」としてのサーミスタ７０は、温度に応じて電気抵抗が変化する温度検出素子である。サーミスタ７０は、例えば放熱グリス等の熱伝導物質が充填された第３電極５０の内側に設けられ、端子７１、７２を経由して回路部８０に電気的に接続される。燃料通路３５内の燃料の熱は、第３電極５０および放熱グリスを経由してサーミスタ７０に伝導する。そのためサーミスタ７０の温度は燃料通路３５内の燃料の温度と略同じになる。サーミスタ７０は、燃料通路３５内の燃料の温度を間接的に検出する。
【００２５】
回路部８０は、ハウジング６５内部に固定される基板８１と、この基板８１上に設けられる複数の電子部品からなる濃度取得手段とを備える。
図３に示すように、回路部８０には、「電源」としてのバッテリ８３からイグニッションスイッチ８４を介して電力が供給される。回路部８０とバッテリ８３との間には、回路部８０に印加される電圧を安定させる目的で定電圧レギュレータ８５が設けられる。回路部８０には、二本の電力供給線と、ＥＣＵ７に電気信号を伝送するための電気信号伝送線とが接続される。
【００２６】
濃度検出手段８６は、第１電極２０および第２電極４０が構成する第１コンデンサ８７と、第２電極４０および第３電極５０が構成する第２コンデンサ８８とからなる。第１コンデンサ８７および第２コンデンサ８８は、濃度取得手段８２に並列に接続される。第２電極４０はバッテリ８３の正極側に接続され、第１電極２０および第３電極５０はバッテリ８３の負極側に接続される。
第１コンデンサ８７の静電容量を第１静電容量とし、また、第２コンデンサ８８の静電容量を第２静電容量とすると、濃度検出手段８６全体の静電容量は、第１静電容量と第２静電容量との和に等しくなる。以下、濃度検出手段８６全体の静電容量を「合成静電容量」と記載する。
【００２７】
一定の温度下では、合成静電容量と各電極間の燃料のエタノール濃度とが相関関係を有する。また、一定のエタノール濃度下では、合成静電容量と各電極間の燃料の温度とが相関関係を有する。これらの特性を利用し、濃度取得手段８２は、合成静電容量および燃料の温度に基づき燃料のエタノール濃度を取得する。
【００２８】
具体的には、濃度取得手段８２は、濃度検出手段８６に直流電圧を印加することで第１コンデンサ８７および第２コンデンサ８８に電荷を蓄える充電状態と、上記直流電圧の印加を止めて第１コンデンサ８７および第２コンデンサ８８から電荷を放出させる放電状態と、をスイッチで周期的に切り替える。そして濃度取得手段８２は、上記放電時に、例えば端子４６と端子５５との間の電位差（以下、放電時電位差と記載する）を検出する。放電時電位差の例えば最大値等は、合成静電容量と比例関係にある。濃度取得手段８２は、放電時電位差と合成静電容量との関係を表すマップや演算式等から放電時電位差に基づき合成静電容量を算出する。なお、濃度取得手段８２が用いるマップや演算式等は、濃度取得手段８２が有する図示しないＲＯＭ等に予め記憶される。以下に記載するマップや演算式も同様である。
【００２９】
また、濃度取得手段８２は、端子７１と端子７２との間に印加する電圧と、そのときサーミスタ７０に流れる電流とに基づき、オームの法則からサーミスタ７０の抵抗を算出する。サーミスタ７０の抵抗は燃料の温度に応じて変化する。濃度取得手段８２は、サーミスタ７０の抵抗と燃料の温度との関係を表すマップや演算式等からサーミスタ７０の抵抗に基づき燃料の温度を算出する。
【００３０】
また、濃度取得手段８２は、濃度検出手段８６の合成静電容量と、燃料の温度と、燃料のエタノール濃度との関係を表すマップや演算式等から、上記算出した合成静電容量および燃料の温度に基づき燃料のエタノール濃度を算出する。上記関係は、例えば図４に示すような線図で表される。図４の線図は、合成静電容量Ｃ［ｐＦ］を示す縦軸と燃料の温度Ｔ［℃］を示す横軸との二次元座標内で燃料のエタノール濃度Ｄ［％］が等しくなる点を結んだ複数本の線から構成される。便宜上、図４にはエタノール濃度Ｄを０〜１００［％］まで２０［％］刻みで示すが、実際にはさらに細かく設定される。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の燃料性状検出装置１０は、３つの電極２０、４０、５０、および回路部８０を備える。第１電極２０は、燃料通路３５を有するハウジングから構成される。第２電極４０は、燃料通路３５内で第１電極２０に対し所定の隙間Ｇ１、Ｇ２を隔てて配置される。第３電極５０は、燃料通路３５内で第２電極４０に対し所定の隙間Ｇ３を隔てて配置される。回路部８０は、第１電極２０と第２電極４０との間の第１静電容量、及び、第２電極４０と第３電極５０との間の第２静電容量の和に相当する合成静電容量を取得し、マップから合成静電容量に基づき燃料通路３５内の燃料のエタノール濃度を算出する。
【００３２】
このような構成では、回路部８０が取得する合成静電容量は、燃料のエタノール濃度が変化するとき大きく変化する。このことを図５に示す。
図５に示すように、一定の温度下では、本実施形態の燃料性状検出装置１０が検出する合成静電容量Ｃ１とエタノール濃度Ｄとの関係（実線）は、第２電極４０および第３電極５０からなる一組の電極だけを備える比較形態が検出する静電容量Ｃ２とエタノール濃度Ｄとの関係（一点鎖線）に比べ、勾配が大きくなる。そのため、燃料のエタノール濃度Ｄが所定値Ｄ（１）から所定値Ｄ（２）に変化するとき、本実施形態の合成静電容量Ｃ１の変化量ΔＣ１（＝Ｃ１（２）−Ｃ１（１））は、比較形態の静電容量Ｃ２の変化量ΔＣ２（＝Ｃ２（２）−Ｃ２（１））に比べて大きくなる。したがって、本実施形態による燃料性状検出装置１０は、燃料のエタノール濃度Ｄを高分解能に検出可能である。
【００３３】
また、本実施形態では、第１電極２０と第３電極５０とを互いに電気的に接続する保持プレート６１を備える。この構成では、第１電極２０と第２電極４０とで構成される第１コンデンサ８７、及び、第２電極４０と第３電極５０とで構成される第２コンデンサ８８が電気回路上で互いに並列に接続される。これにより、回路部８０は、第１静電容量と第２静電容量との和で表される合成静電容量を取得する。そのため、燃料のエタノール濃度の変化に対する回路部８０が取得する合成静電容量の変化が大きくなるので、燃料のエタノール濃度を高分解能に検出可能である。
【００３４】
また、本実施形態では、保持プレート６１は、第３電極５０を第１電極２０に固定する固定部材から構成される。そのため、第１電極２０と第３電極５０とを電気的に接続する部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
また、本実施形態では、各電極２０、４０、５０は、同軸上に配置される。この構成では、第２電極４０および第３電極５０を同じ方向から第１電極２０内に挿入することができるので、各電極の組み付けを容易に行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、第１電極２０の底部２２は内壁に開口する凹部２９を有し、第２電極４０のうち底部２２側の端部は凹部２９内に挿入される。この構成では、凹部２９の内壁の内径を変更することで第１静電容量を容易に調整することができる。
また、凹部２９の内壁と第２電極４０の外壁との隙間Ｇ２は、第１電極２０の筒部２１の内側の燃料通路３５から外れて位置する。そのため、凹部２９の内壁と第２電極４０の外壁との間の隙間Ｇ２を狭く設定するとき、燃料通路３５の流通抵抗が大きくなる弊害が生じない。したがって、上記隙間Ｇ２を狭く設定することができ、燃料のエタノール濃度の変化に対する静電容量の変化を大きくすることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、第２電極４０は、回路部８０に電力を供給するバッテリ８３の正極側に接続され、第１電極２０および第３電極５０は、バッテリ８３の負極側に接続される。これによれば、燃料性状検出装置１０の外郭を構成する第１電極２０が例えば車体等の他の部材に接触しても検出値に誤差が生じない。そのため、検出誤差の発生を防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、燃料通路３５内の燃料の温度を検出するサーミスタ７０を備える。回路部８０は、第１静電容量および第２静電容量に加え、サーミスタ７０が検出する燃料の温度に基づき燃料通路３５を流れる燃料のエタノール濃度を算出する。これにより、燃料の温度に応じた正確な燃料のエタノール濃度を算出することができる。
また、本実施形態では、第３電極５０は、内部が燃料通路３５から隔離される有底筒状に形成される。サーミスタ７０は、第３電極５０の内部に配置される。これにより、サーミスタ７０を燃料通路３５内の燃料から隔離することができる。
【００３８】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、燃料性状検出装置は、エタノール以外のアルコールとガソリンとが混合されたアルコール混合ガソリンのアルコール濃度を検出するものであってもよい。また、燃料性状検出装置は、アルコール濃度以外の燃料の性状を検出してもよい。要するに、燃料性状検出装置は、３つの電極間の静電容量に基づき燃料の性状を検出する装置であればよい。
本発明の他の実施形態では、演算式等で表される関係から燃料の性状を算出してもよい。
本発明の他の実施形態では、各電極間に印加する電圧は、直流電圧に限らず、交流電圧であってもよい。
【００３９】
本発明の他の実施形態では、サーミスタに代えて他の温度センサが設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、回路部は、第１静電容量および第２静電容量のみに基づきエタノール濃度を検出してもよい。また、回路部は、第１静電容量および第２静電容量に加え、外気温度や燃料タンク中の燃料の温度等に基づきエタノール濃度を検出してもよい。その際、燃料性状検出装置は、サーミスタ等の温度センサを備えていなくてもよい。
【００４０】
本発明の他の実施形態では、第１電極、第２電極および第３電極は、円筒状以外の形状に形成されてもよく、また、互いに異なる軸上に設けられてもよい。第２電極および第３電極は、例えば棒状や板状に形成されてもよい。第１電極は、必ずしも有底筒状である必要はなく、中空形状に形成され燃料通路を有していればよい。
本発明の他の実施形態では、第２電極の端部が第１電極の凹部の内側に位置する必要はなく、また、第１電極が凹部を有していなくてもよい。
【００４１】
本発明の他の実施形態では、第１電極と第３電極とを電気的に接続する接続手段は、第２電極および第３電極を第１電極に固定する固定部材とは異なる部材で構成してもよい。また、接続手段は、第１電極と第３電極とを電気的に接続するものであればよく、円環板状である必要はない。
本発明の他の実施形態では、第３電極と保持プレートとを同一部材で構成してもよい。例えば、径外方向へ延長された第３電極の鍔部が第１電極にビス等で固定されるように構成してもよい。
【００４２】
本発明の他の実施形態では、第３電極を回路部の基板に接続する端子とは別に、第１電極を回路部の基板に接続する端子が設けられ、第１電極と第３電極とを電気的に接続する接続手段が回路部の基板上に設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、保持プレートに代えて他の部材が第２電極および第３電極を第１電極に固定するように構成してもよい。例えば、保持プレートを設けず、ハウジングの底部と第１電極との間で第２電極や第３電極を挟むように構成してもよい。
【００４３】
本発明の他の実施形態では、第２電極および第３電極は、第１電極以外の例えばハウジング等に固定されてもよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状検出装置は、燃料タンクとデリバリパイプとを接続する燃料配管の途中ではなく、燃料タンクやデリバリパイプに直接設けられてもよい。
【００４４】
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０・・・燃料性状検出装置
２０・・・第１電極
３５・・・燃料通路
４０・・・第２電極
５０・・・第３電極
６１・・・保持プレート（接続手段、固定部材）
８０・・・回路部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路を有する第１電極と、
前記燃料通路内で前記第１電極に対し所定の隙間を隔てて配置される第２電極と、
前記燃料通路内で前記第２電極に対し所定の隙間を隔てて配置される第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の第１静電容量、及び、前記第２電極と前記第３電極との間の第２静電容量に基づき前記燃料通路内の燃料の性状を算出する回路部と、
を備えることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項２】
前記第１電極と前記第３電極とを互いに電気的に接続する接続手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【請求項３】
前記接続手段は、前記第３電極を前記第１電極に固定する固定部材から構成されることを特徴とする請求項２に記載の燃料性状検出装置。
【請求項４】
前記第１電極は、第１筒部と当該第１筒部の一端部を塞ぐ第１底部とを有する有底筒状に形成され、
前記第２電極は、筒状に形成され、前記第１筒部の内側に位置し、
前記第３電極は、筒状に形成され、前記第２電極の内側に位置し、
前記第１電極、前記第２電極および前記第３電極は、軸が互いに略平行となるように設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項５】
前記第１電極の前記第１底部は、内壁に前記第１筒部とは反対側に凹む凹部を有し、
前記第２電極のうち前記第１底部側の端部は、前記凹部の内側に位置することを特徴とする請求項４に記載の燃料性状検出装置。
【請求項６】
前記第２電極は、前記回路部に電力を供給する電源の正極側に接続され、
前記第１電極および前記第３電極は、前記電源の負極側に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項７】
前記燃料通路内の燃料の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記回路部は、前記第１静電容量、前記第２静電容量および前記燃料の温度に基づき前記燃料通路内の燃料の性状を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項８】
前記第３電極は、第２筒部と、前記第２筒部の一端部を塞ぐことで前記第２筒部の内側を前記燃料通路から隔離する第２底部と、を有する有底筒状に形成され、
前記温度センサは、前記第３電極の前記第２筒部の内側に位置することを特徴とする請求項７に記載の燃料性状検出装置。
【請求項１】
燃料通路を有する第１電極と、
前記燃料通路内で前記第１電極に対し所定の隙間を隔てて配置される第２電極と、
前記燃料通路内で前記第２電極に対し所定の隙間を隔てて配置される第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の第１静電容量、及び、前記第２電極と前記第３電極との間の第２静電容量に基づき前記燃料通路内の燃料の性状を算出する回路部と、
を備えることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項２】
前記第１電極と前記第３電極とを互いに電気的に接続する接続手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【請求項３】
前記接続手段は、前記第３電極を前記第１電極に固定する固定部材から構成されることを特徴とする請求項２に記載の燃料性状検出装置。
【請求項４】
前記第１電極は、第１筒部と当該第１筒部の一端部を塞ぐ第１底部とを有する有底筒状に形成され、
前記第２電極は、筒状に形成され、前記第１筒部の内側に位置し、
前記第３電極は、筒状に形成され、前記第２電極の内側に位置し、
前記第１電極、前記第２電極および前記第３電極は、軸が互いに略平行となるように設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項５】
前記第１電極の前記第１底部は、内壁に前記第１筒部とは反対側に凹む凹部を有し、
前記第２電極のうち前記第１底部側の端部は、前記凹部の内側に位置することを特徴とする請求項４に記載の燃料性状検出装置。
【請求項６】
前記第２電極は、前記回路部に電力を供給する電源の正極側に接続され、
前記第１電極および前記第３電極は、前記電源の負極側に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項７】
前記燃料通路内の燃料の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記回路部は、前記第１静電容量、前記第２静電容量および前記燃料の温度に基づき前記燃料通路内の燃料の性状を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項８】
前記第３電極は、第２筒部と、前記第２筒部の一端部を塞ぐことで前記第２筒部の内側を前記燃料通路から隔離する第２底部と、を有する有底筒状に形成され、
前記温度センサは、前記第３電極の前記第２筒部の内側に位置することを特徴とする請求項７に記載の燃料性状検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３２９７５（Ｐ２０１３−３２９７５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９２１３（Ｐ２０１１−１６９２１３）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]