JPH01224655A - 抵抗式アルコール濃度測定装置 - Google Patents

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、アルコールを混合した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〕

一般に、わが国では自動車燃料であるガソリン中にアル
コールその他の異質液体を入れてはならないことになっ
ているが、諸外国のうちいくつかの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いわゆ
る「ガソホール」として使用されている。純正ガソリン
とガソホールとでは当然にオクタン価が異なるから、純
正ガソリンでは空燃比（空気と燃料の重量比）Ａ／Ｆが
１５：ｌであるのに対し、ガソホールの空燃比は第８図
に示す特性となり、アルコール濃度が１００％では空燃
比は６：１となる。従って、ガソホールを使用する場合
には、アルコール濃度を検出して燃料噴射丑、点火時期
等を制御する必要がある。

このため、従来から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、ガソリン抵抗値とアルコ
ールの抵抗値の相違からアルコール濃度を検出する抵抗
式アルコールセンナが検討されている。

この種の抵抗式アルコールセンサを第９〜１２図に示す
。

同図において、■は燃料バイブ、２はアルニールセンサ
で、該アルコールセンサ２は燃料バイブ１内に離間して
配設した一対の電極棒、電極板等からなる電極３．４と
、該電極３．４と接続された検出回路５とからなり、該
検出回路５は一側電極３と接続された直流電源６と、該
直流型［６と他側電極４間に設けられた検出抵抗７とか
ら構成されている（第９図、第１０図参照）。

そして、上記アルコールセンサ２は一対の電極３．４間
に介在するガソリン中のアルコール濃度Ｃが高くなると
、線抵抗値（Ω・ｃ＋ｓ）が低下することに基づき（第
１１図参照）、検出抵抗７の両端からの出力電圧Ｅによ
りアルコール濃度Ｃを検出するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、抵抗式アルコールセンサ２を用いてアルコー
ル濃度Ｃを検出する場合、検出時のガソリンの種類、性
状、水分含有量、燃料温度、さらに経時変化により燃料
タンクや燃料系部品等から析出した金属イオン等の種々
の要因により、アルコール混合ガソリンの電気伝導度が
変化している。このため、アルコール濃度Ｃは一定であ
るにも拘わらず、第１２図に示す如く初期時と経時変化
後とでは検出電圧Ｅが異なり、経時変化後は見掛上アル
コール濃度Ｃが低くなってしまい、適正な燃料噴射量制
御等を行なうことができなくなってしまうという欠点が
ある。

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたもので、ア
ルコール混合液体のアルコール濃度が経時変化した場合
にも初期時のアルコール濃度として補正しうるようにし
たアルコール濃度測定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、本発明は、アルコールを混
合した液体中のアルコール濃度を電極間の抵抗値に基づ
いて検出し、電圧信号として出力する第１のアルコール
濃度検出手段と、該第１のアルコール濃度検出手段とは
仕様を変えて構成され、前記液体中のアルコール濃度を
電極間の抵抗値に基づいて検出し、電圧信号として出力
する第２のアルコール濃度検出手段と、前記第１．第２
のアルコール濃度検出手段からの電圧信号に基づいて、
第１のアルコール濃度検出手段に基づく経時変化前の電
圧値を演算する電圧値演算手段と。

前記液体に関し、混合したアルコール濃度と前記第１の
アルコール濃度検出手段から出力された経時変化前の電
圧値とを記憶した記憶手段と、前記電圧値演算手段によ
って演算された電圧値に基づいて該記憶手段を参照し、
経時変化のアルコール濃度を演算するアルコール濃度演
算手段とから構成したことにある。

〔作用〕

第１のアルコール濃度検出手段を用いて、液体中に混合
するアルコール濃度と出力電圧との関係を予め経時変化
前（初期時）の値として、予め記憶手段に記憶せしめて
おく、一方、第１．第２のアルコール濃度検出手段を用
いて、経時変化後（現時点）のアルコール濃度を検出す
る。そして、これら第１．第２のアルコール濃度検出手
段からの検出電圧値に基づき、電圧値演算手段により経
時変化前の電圧値を推定演算する。さらに。

アルコール濃度演算手段により、前記演算された電圧値
が記憶手段により記憶されている電圧値と等しいところ
でのアルコール濃度を初ｉ時のアルコール濃度として演
算する。

〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１〜７図を参照しつつ、詳細
に説明する。

同図において、１１は燃料パイプｌに設けられたｉｆの
アルコールセンナで、該アルコールセンサ１１は燃料バ
イブｌ内に離間して配設された−対の電極１２．１３と
、該各電極１２．１３と接続された検出回路１４とから
なり、該検出回路１４は一側電極１２と接続された直流
電源１５と、該直流電源１５と他側電極１３間に設けら
れた検出抵抗１６とから構成され（第２図参照）、検出
抵抗１６の両端から出力電圧Ｅ１を発生する。なお、こ
の構成は従来技術によるアルコールセンサ２と実質的に
同一である。

一方、１７は前記第１のアルコールセンサ１１と共に燃
料バイブ１に設けられた第２のアルコールセンサを示し
、該第２のアルコールセンサ１７も燃料パイプ１内に離
間された一対の電極１８゜１９と、該各電極１８．１９
と接続された検出回路２０とからなり、該検出回路２０
は一側電極１８に接続された直流電源２１と、該直流電
源２１と他側電極１９との間に設けられた検出抵抗２２
と、電極１８．１９と並列に接続された並列抵抗２３と
から構成され（第３図参照）、検出抵抗２２の両端から
出力電圧Ｅ２を発生する。

ここで、第１のアルコールセンサ１１は一対の電極１２
．１３と検出抵抗１６とが直流電源１５に対して直列接
続されており、電極１２．１３間の抵抗変化は直ちに出
力電圧Ｅ１の変化として導出される。これに対して、第
２のアルコールセンサ１７にあっては一対の電極１８．
１９と並列に並列抵抗２３が接続され、当該電極１８．
１９間に抵抗変化があっても検出抵抗２２を含む回路抵
抗は大きく変化せず、従って該検出抵抗２２からの出力
電圧Ｅ２はアルコール濃度Ｃに影響されず、実質的に一
定電圧を出力するようになっている。このように、第１
．第２のアルコールセンナ１１．１７の仕様を変えて構
成することにより、出力電圧Ｅｌ、Ｅ２は第７図に示す
ような特性となる。なお、第７図中で、点線で示す電圧
特性Ｅｌ、Ｅ２は経時変化後（現時点）での出力電圧を
示し、実線で示す電圧特性ＥＩＯ、Ｅ２０は経時変化前
（初期時）の出力電圧を示している。

また、：ｊＳＡ図は本実施例による濃度測定装置を示す
ブロック図を示し、図中２４は例えばマイクロコンピュ
ータ等によって構成される演算装置で、該演算装置２４
は入出力制御回路２５、ＣＰＵ等からなる処理回路２６
．ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる記憶回路２７を含んで構成
され、記憶回路２７内には第５図に示すような特性を有
するマツプ２８が格納されていると共に、第６図に示す
プログラム等が格納され、後述の演算処理によって経時
変化前のアルコール濃度Ｃを求めるようになっている。

そして、入出力制御回路２５の入力側は第１．第２のア
ルコールセンサ１１，１７が接続され、出力側は例えば
燃料噴射量演算装２１２９、アルコール濃度計３０と接
続されている。

ここで、前記マツプ２８は第１のアルコールセンサ１１
を用いて、経時変化前における既知のアルコール濃度Ｃ
と、当該アルコール濃度Ｃに対する出力電圧ＥＩＧとの
関係を記憶したもので、各アルコール濃度について実測
によりプロットした特性である。

本実施例はこのように構成されるが、第１．第２のアル
コールセンサ１１，１７から出力すれた経時変化後の出
力電圧Ｅｌ、Ｅ２　に基づき、演算装置２４によって経
時変化前の真のアルコール濃度Ｃを求めるための演算処
理について、第６図、第７図を参照しつつ述べる。

初めに、本実施例による真のアルコール濃度演算原理に
ついて説明する。

まず、第７図において、第１のアルコールセンサ１１に
関する現時点（経時変化後）の出力電圧Ｅ１　と経時変
化前の出力電圧ＥＩＯとをみるに、経時変化による補正
電圧をＥＲとすると１両出力電圧Ｅ１　とＥＩＯとの間
には、 Ｅ　＋ｏ　＝　Ｅ　１−　Ｅ　Ｒ−・・”・（１）の関
係がある。

一方、補正電圧ＥＲに着目すると、第７図から明らかな
ように、当該補正電圧ＥＲはアルコール濃度Ｃに比例し
て大となる。従って、出力電圧Ｅ１．ＥＩＯがアルコー
ル濃度Ｃに関する一次関数とすれば、補正電圧ＥＲもア
ルコール濃度に比例した一次関数、即ち ＥＲ＝ａα＋ｂ　　　　・・・・・・・・・（２）ただ
し、ａ、ｂ：定数 α　　：経時変化代 として与えられる。

さらに、経時変化代αについてみる。第２のアルコール
センサ１７からの出力電圧Ｅ２は経時変化の前後におい
てアルコール濃度に依存せず、常に一定の出力電圧であ
ると仮定する。一方、第１のアルコールセンサ１１の出
力電圧Ｅｌは同一アルコール濃度に拘わらず、経時変化
に対応してその出力電圧が大となると仮定する。すると
、出力電圧Ｅ２に対する出力電圧Ｅ１の経時変化の割合
はＥｌ　とＥ２の比、即ちＥｌ／Ｅ２　に比例すること
になる。この結果、経時変化代αは出力電圧Ｅ１　との
関係で。

α＝Ｅｌ−βＸＩ、１／Ｅ２　　・・・・・・（３）た
だし、β：定数 として与えることができる。

かくして、（１）式ないしく３）式から、経時変化前の
推定出力電圧Ｅｌ　　’は、 Ｅｌ’＝Ｅ１　−ＥＲ ・・・・・・・・・・・・（４） として求めることができる。なお、経時変化がなければ
（４）式の右辺第２項は零となるものであるから、アル
コール濃度の実測により、定数ａ。

ｂ、βを適宜定めればよい。

次に、上記アルコール濃度演算原理を実行するために、
演算装置２４による演算処理について、第６図を参照し
つつ述べる。

まず、処理が開始されると、演算装置２４は処理回路２
６の制御の下に第１．第２のアルコールセンサ１１，１
７からの出力電圧Ｅ１．Ｅ２　を読込む（ステップｌ）
。次のステップ２では読込んだ出力電圧Ｅｌ、Ｅ２に基
づいて（３）式の演算を行ない、経時変化代αを求め、
次のステップ３では（２）式により補正電圧ＥＲを求め
、さらに次のステップ４では（４）式による経時変化前
の推定出力電圧Ｅｌ　　’を求める。

このようにして推定出力電圧Ｅｌ　　’を演算したら、
処理回路２６は記憶回路２７内のマツプ２８を参照しく
ステップ５）、次のステップ６では推定出力電圧Ｅｌ　
　’に対応する経時変化前の出力電圧Ｅｇｏをアクセス
し、Ｅｌ　　’＝ＥＩＯとなっている位置でのアルコー
ル濃度Ｃを求め、真のアルコール濃度として演算する。

そして、求めた真のアルコール濃度Ｃを燃料噴射量演算
装置２９、アルコール濃度計３０等に出力し、再びリタ
ーンする。

かくして、本実施例によれば、仕様の異なる第１、第２
のアルコールセンナ１１．１７からの出力電圧Ｅｌ、Ｅ
２を用いて経時変化前のアルコール濃度を演算によって
測定することができるから、アルコール混合ガソリンが
種々の要因によって経時変化した場合にも、これら諸要
因を捨象して真のアルコール濃度を求めることができる
。

なお、実施例で第６図中のステップ１〜４が本発明によ
る電圧値演算手段の具体例であり、ステップ５．６がア
ルコール濃度演算手段の具体例であり、さらにマツプ２
８が記憶手段の具体例であるが、本発明はこれら具体例
に限るものではない。

また、第１．第２のアルコールセンサ１１゜１７につい
て、仕様を異ならせるために第２のアルコールセンサ１
７に並列抵抗２３を挿入する構成としたが、電極１８．
１９間の距離、電極面績、直流電源２１の印加電圧等を
変える構成としてもよい、また、第１．第２のアルコー
ルセンサ１１．１７を逆な構成としてもよい。

さらに、アルコール混合液体としてアルコール混合ガソ
リンを例示したが、本発明はこれ以外のアルコール含有
液体に適用しうるものである。

〔発明の効果〕

本発明は以上詳細に述べた如くであって、仕様の異なる
第１．第２のアルコールセンサを用いて経時変化前の電
圧値を演算し、この電圧値に基づいて予め記憶している
経時変化前の電圧値からアルコール濃度を演算する構成
としたから、経時変化の諸要因による影響を受けること
なく、正確な濃度測定ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の実施例を示し、ｍ１図は
第１．第２のアルコールセンサを燃料パイプに配置した
状態を示す配置図、第２図は第１のアルコールセンサを
示す回路図、第３図は第２のアルコールセンサを示す回
路図、第４図は本実施例の演算装置を示すブロック図、
第５図はマツプ内に記憶した経時変化前のアルコール濃
度と出力電圧との関係を示す線図、第６図は演算装置に
よるアルコール濃度演算処理を示す流れ図、第７図は第
１．第２のアルコールセンナに関するアルコール濃度と
経時変化前後の出力電圧との関係を示す特性線図、第８
図ないし第１２図は従来技術に係り、第８図はアルコー
ル濃度に対する空燃比の関係を示す特性線図、第９図は
従来技術のアルコールセンサを燃料パイプに配置した状
態を示す配置図、第１０図はアルコールセンサを示す回
路図、第１１図はアルコール濃度と検出抵抗との関係を
示す特性線図、第１２図はアルコール濃度と経時変化前
後の出力電圧との関係を示す特性線図である。 １１・・・第１のアルコールセンサ、１７・・・第２の
アルコールセンサ、１２，１３，１８．１９・・・電極
、１４．２０・・・検出回路、１６．２２・・・検出抵
抗、２３・・・並列抵抗、２４・・・演算装置、２８・
・・マツプ。 特許出願人　　Ｕ本電子ａ器株式会社 代理人　弁理士　　広　　瀬　　和　　彦回　　　　　
　　中　　　村　　　直　　　樹第１図 第２図　　　　第３図 第４図　、４ ン 第５図 第６図 アルコール１箋Ｃ（”／、） 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アルコールを混合した液体中のアルコール濃度を電極
   間の抵抗値に基づいて検出し、電圧信号として出力する
   第１のアルコール濃度検出手段と、該第１のアルコール
   濃度検出手段とは仕様を変えて構成され、前記液体中の
   アルコール濃度を電極間の抵抗値に基づいて検出し、電
   圧信号として出力する第２のアルコール濃度検出手段と
   、前記第１、第２のアルコール濃度検出手段からの電圧
   信号に基づいて、第１のアルコール濃度検出手段に基づ
   く経時変化前の電圧値を演算する電圧値演算手段と、前
   記液体に関し、混合したアルコール濃度と前記第１のア
   ルコール濃度検出手段から出力された経時変化前の電圧
   値とを記憶した記憶手段と、前記電圧値演算手段によっ
   て演算された電圧値に基づいて該記憶手段を参照し、経
   時変化のアルコール濃度を演算するアルコール濃度演算
   手段とから構成してなる抵抗式アルコール濃度測定装置
   。