JPH01285846A

JPH01285846A - アルコール濃度測定装置

Info

Publication number: JPH01285846A
Application number: JP11655188A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kurihara; 将栗原; Kazumitsu Kobayashi; 小林　一光
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1989-11-16
Also published as: JPH0547778B2

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）近時、諸外国て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かいわゆる「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ては当然
にオクタン価か異なるから、純正カッリンては空燃比（
空気と燃料の重要比）Ａ／Ｆか１５：ｌであるのに対し
、ガソホールの空燃比は第６図に示す特性となり、アル
コール濃度か１００％ては空燃比は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量、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
式アルコールセンサか検討されている。

この種の抵抗式アルコールセンサを第７図ないし８８１
０図に示す。

同図において、１は燃料パイプ、２はアルコールセンサ
て、該アルコールセンサ２は燃料パイプｌ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ｓ６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７図、第８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
、抵抗値か低下することに基づき（第９図参照）、検出
抵抗７の両端からの検出電圧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）ところて、抵抗式アルコールセンサ２による電圧特性は
アルコール濃度Ｃが低濃度の領域、例えば１０％以下て
はガソリンの抵抗によって支配されるため、第１０図に
示すようにアルコール濃度Ｃが０１以下の領域ては出力
電圧Ｅが殆んど変化しなくなり、当該低濃度の領域ては
アルコール濃度Ｃを精度良く検出てきないという問題か
ある。

一方、一般に電解装置にあっては電極にイオンが蓄積す
る分極効果と、イオンの動きに抵抗力を与える緩和効果
が表われることが広く知られているが、アルコール混合
ガソリン中に一対の電極３．４を浸漬して通電すること
により該アルコール混合ガソリン中のアルコール濃度Ｃ
を検出する抵抗式アルコールセンサ２においても、アル
コール濃度か高くなると分極効果と緩和効果とによって
電極３，４の電気伝導度が失われ、小さくなる現象か生
じる。

このため、アルコール濃度Ｃか高くなると検出抵抗７間
の出力電圧Ｅが高くなるべきところ、分極効果、緩和効
果のためにアルコール濃度Ｃか高い領域て出力電圧Ｅが
低下してしまう。

かくして、検出抵抗７間の出力電圧Ｅか第１Ｏ図に示す
ように、アルコールの高濃度側で急激に低下する現象が
生じ、電圧特性全体としである濃度（ＥＡ　）以上では
同一アルコール濃度Ｃに対して２値（Ｃ２、Ｃ３）を持
つことになり、アルコール濃度Ｃを正確に検出できない
という問題がある。

叙上の如く、従来技術による抵抗式アルコールセンサ２
においては、アルコール濃度Ｃに比例した検出電圧Ｅを
得ることができる領域はアルコール濃度Ｃ１と０２との
間だけであるため、測定結果の利用範囲が狭いという欠
点や、電圧特性全体の精度も劣るという欠点がある。

本発明は上述した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中のアルコール濃度を分極効果や
緩和効果の影響を受けることなく、しかも広範囲にわた
って高精度に測定できるようにしたアルコール濃度測定
装置を提供するものである。

〔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の手段は、アルコ
ール混合液体中に離間して対向配設され、一定の電圧ま
たは電流が印加されるようになった一対の通電用電極及
び該一対の通電用電極間に位置して所定間隔離間して対
向配設された一対の検出用電極を有し、該各検出用電極
間の電位差を用いてアルコール濃度を検出する電位差式
アルコールセンサと、前記アルコール混合液体中の抵抗
値からアルコール濃度を検出する抵抗式アルコールセン
サと、該抵抗式アルコールセンサが前記電位差式アルコ
ールセンサにより検出すべき検出電圧の最大値に対応す
る基準電圧値を検出したか否かを判定する判定手段とを
備え、該判定手段により前記抵抗式アルコールセンサの
検出電圧か基準電圧値より小であると判定したときには
、前記電位差式アルコールセンサの検出電圧に拘らず所
定のアルコール濃度として演算し、基準電圧値以下、と
判定したときには、前記電位差式アルコールセンサの検
出電圧てアルコール濃度を演算するように構成されてい
る。

Ｃｆ’ｒ用） ′電位差式アルコールセンサが検出した検出電圧の最大
（／ｉに対応するアルコール濃度を基準とするＸ準電圧
値を予め設定しておく。抵抗式アルコールセンサの検出
電圧が該基準電圧値以下のとき、アルコール濃度を予め
定めた所定のアルコール濃度として演算することにより
、電位差式アルコールセンサの出力電圧はアルコール濃
度の全域でＩ値を持つことになり、直線性か良く、高精
度て測定範囲の広いアルコール濃度測定を行うことかで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例として、アルコール濃度測定装置
を燃料噴射制御装置に適用した場合を例に挙げ、第１図
ないし第５図に基づき詳述する。

なお、前述した従来技術の構成要素と同一の構成要素に
は同一・符号を伺し、その説明を省略する。

図において、１１は電位差式アルコールセンサ、１２．
１３は該アルコールセンサ１１を構成し、燃料パイプ１
内に離間して配設された一対の電極板からなる通電用電
極で、−側の通電用電極１２は直流電源１４と接続され
、他側の通電用電極１３は固定抵抗１５を介して該直流
型＠（１４と接続され、定電圧又は定電流か印加される
ようになっている。

１６．１７はこれらの間に介在するガソリンの電位差を
測定するため、前記一対の電極１２゜１３間に設けられ
た他の一対の小形の電極板からなる検出用電極て、該各
棟出用電極１６．１７は通電用電極１２．１３から所定
間隔離間し、かつ、互に所定間隔離間した状態て対向配
設されている。１８は前記一対の検出用電極１６．１７
間の電位差を検出するために、該検出用電極１６゜１７
間に接続された電圧検出装置である。ここて、電位差式
アルコールセンサ１１の出力電圧Ｖは、後に詳述するよ
うに、アルコール濃度Ｃの低濃度の領域て立りって最大
値Ｖ　ｌ１１ａＸとなった後、アルコール濃度Ｃに反比
例的に小さくなる電圧特性を有している。そして、電圧
検出装置１８には、上述した特性の検出電圧Ｖを伝達可
能な出力電圧に変換する増幅器１９が接続されている（
第３図参照）。

一方、２０は前記電位差式アルコールセンサ１１と共に
、燃料パイプ１内のガソリン中のアルコール濃度Ｃを検
出する抵抗式アルコールセンサて、該抵抗式アルコール
センサ２０は従来技術のものと同様に固定抵抗１５の両
端から検出電圧Ｅを導出し、後述のアルコール濃度演算
装置２１にこの検出電圧Ｅを出力するようになっている
。

次に、２１はＣＰＵ等からなるアルコール濃度演算装置
て、該アルコール濃度演算装置２１の入力側は前記増幅
器１９と抵抗式アルコールセンサ２０かそれぞれ接続さ
れ、出力側は後述する噴射量演算装置２３と接続されて
いる。２２は前記アルコール濃度演算装置２１に接続さ
れたＲＯＭまたはＲＡＭ等からなる記憶装置で、該記憶
装置２２には第５図に示すブロクラムの他に、抵抗式ア
ルコールセンサ２０によって検出される基準電圧値■１
及び第４図に特性線図として示される出力電圧Ｖ−アル
コール濃度Ｃのデータマツプか格納されている。そして
、アルコール濃度演算装置２１は記憶装Ｎ２２内に格納
されたデータに基づいて後述する濃度演算処理を行った
後、アルコール濃度信号Ｃを噴射量演算装置２３に出力
するようになっている。

ここて、前記基準電圧値ｖ１についてであるか、電位差
式アルコールセンサ１１の出力電圧Ｖはアルコール濃度
Ｃの低濃度領域て最大値Ｖ　ｍ　ａ　ｘをとる。そこて
、該最大値Ｖ　＋ｗ　ａ　１１に対応するアルコール濃
度Ｃ４を基準とし、抵抗式アルコールセンサ２０か該ア
ルコール濃度Ｃ４を検出する時の電圧値を電位差式アル
コールセンサ１１の出力電圧Ｖか最大値Ｖ　ｍ　ａ　Ｘ
となったときとみなし、その電圧値を基準電圧値ｖｌと
してｒめ設定されるものである次に、２３は燃料の噴射量演算装置て、該噴射量演算装
置２３はアルコール濃度信号Ｃ、クランク角センサ２４
からのエンジン回転数Ｎ、エアフロメータ２５からの吸
込空気量Ｑ等から燃料の噴射量を演算し、燃料噴射信号
Ｃを噴射弁２６に出力するようになっている。また、図
中２７はアルコール濃度計である。

本実施例は上述の如く構成されるが、次にまず電位差式
及び抵抗式アルコールセンサ１１゜２０の作用について
述べ、しかる後アルコール濃度の演算処理について述べ
る。

電位差式アルコールセンサ１１の一対の通電用電極１２
．１３及びこれらの間に設けられた一対の検出用電極１
６．１７は燃料パイプ１内のアルコール混合ガソリン中
に浸漬されている。この状態て、一対の通電用電極１２
．１３間に直流電源１４から一定の電圧または電流を印
加する。この時、通電用電極１２．１３間に介在するア
ルコール混合ガソリン中のアルコール濃度Ｃが高いと、
抵抗値は小さいから該電極１２．１３間の電位差は小さ
くなり、逆にアルコール濃度Ｃか低いと、抵抗値は大き
いから電極１２．１３間の電位差は大きくなる。

そこで、通電用型８ｉ１２．１３間に介装した一対の検
出用電極１６．１７により、該通電用電極１２．１３間
の電位差を電圧検出装置１８で電圧検出する。かくして
、第４図に示すようにアルコール濃度Ｃの低濃度領域て
最大値Ｖ　ｍａｙとなり、アルコール濃度Ｃが高くなる
と出力電圧Ｖが直線的に小さくなるような電圧特性を得
ることかでき、当該電圧特性をもってガソリン中のアル
コール濃度Ｃを測定てきる。従って、従来技術による抵
抗式アルコールセンサよりも出力電圧Ｖの直線性かよく
、測定結果の利用範囲が広く、しかも高精度の濃度測定
かてきる。また、アルコール濃度Ｃの検出時、検出用電
極１６．１７には通電しないから、該電極１６．１７は
分極効果や緩和効果の影響を受けることがない。従って
、通電用電極１２．１３に分極効果や緩和効果が表われ
ても、検出用電極１６．１７は通電用電極１２゜１３間
の電位差を正確に検出できる。

ところで、前述の如く電位差式アルコールセンサ１１に
よる出力電圧Ｖは低濃度領域て一度立上って最大値Ｖ　
ｍ　ａ　ｘをとるため、アルコール濃度Ｃの全域におい
て２値を持つことになり、アルコール濃度Ｃを正確に検
出てきないという不具合がある。一方、従来技術による
抵抗式アルコールセンサの出力電圧Ｅはアルコール濃度
Ｃの高濃度領域ては２値（Ｃ２，Ｃ：ｌ）を持つが、ア
ルコール濃度Ｃ２より低い濃度の領域てはアルコール濃
度Ｃに対して１値のみを持つ電圧特性になっている。

そこて、実施例ては上述した抵抗式アルコールセンサの
出力電圧Ｅの特性を利用することによって、電位差式ア
ルコールセンサ１１の出力電圧■かアルコール濃度Ｃの
全域にわたってｌ値になるように、電位差式アルコール
センサ１１に抵抗式アルコールセンサ２０を併用し、両
アルコールセンサ１１，２０の検出電圧Ｖ、Ｅから次に
述べるアルコール濃度の演算処理を行う構成になってい
る。

そこで、この演算処理について、第５図に示すブロクラ
ムを参照しつつ述べる。まず、エンジンを始動し、処理
か開始されると、アルコール濃度演算装置２１は電位差
式アルコールセンサ１１及び抵抗式アルコールセンサ２
０からアルコール濃度検出信号を検出電圧値Ｖ、Ｅとし
てそれぞれ読込む（ステップ１、ステップ２）。一方、
アルコール濃度演算装置２１は次のステップ３て記憶装
置２２から基準電圧値Ｖ、を読出す。

次に、アルコール濃度演算装置２１は抵抗式アルコール
センサ２０の検出電圧値Ｅと基準電圧値Ｖ、とを比較し
、その大小を判定する（ステップ４）。そして、ステッ
プ４によってＥ≧Ｖ、と判定したときには、次のステッ
プ５に移り、記憶装置２２内に格納した第４図に示す検
出電圧Ｖ−アルコール濃度Ｃマツプをアクセスし、検出
電圧Ｖに対応するアルコール濃度Ｃを求め、アルコール
濃度信号Ｃを噴射量演算装置２３に出力する。

一方、ステップ４によってＥ＜Ｖ、と判定したときには
、電位差式アルコールセンサ１１の検出′重圧Ｖは最大
値Ｖ□、以ドであるから、スう一ツブ６に移っ“Ｃ当該
検出′屯圧Ｖをホール１へし、例えばアルコールＢ度信
号Ｃ＝Ｃ，とし゛Ｃ噴射量演算装置２３に出力する。

カくシ・て、出力電圧Ｖかアルコール濃度Ｃの全域で２
値をもつ電位差式アルコールセンサ１１の出力電圧Ｖは
常に１値のみを持つことになるから、出力′ｔＩＴ′：
Ｖの直線性かよく、従って高精度゛Ｃ検出結果の利用範
囲か広い電位差式アルコールセン−ＩＪｌｌを燃料噴射
￥の演算やエンジン制御笠に利用できる。

なお、実施例ては電位差式アルコールセンサ１１の出力
電圧Ｖはアルコール濃度ｃか約ｌｏ％の位置て最大値Ｖ
　Ｉ’ｌｌ　＋ｌ　Ｘになるものとして述へたか、電位
Ｘ式アルコールセンサ１１の性能によって異ることは勿
論である。

また、スデップ４は未発ＱＱの判定手段の具体例てあり
、スデップ５，６は本発明の演算り段の具体例であるか
、本発明はこれらのスデップ処理に限らないもので、バ
ー１へ回路によって構成してもよい。更に、実施例ては
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
示したか、本発明はこれ以外のアルコール混合液体に適
用しうる。

〔発明の効果〕

未発１！１１は以り詳述した如くてあって、抵抗式アル
コールセンサの検出電圧値か所定の基準電圧値以下にな
ったときは、電位差式アルコールセンサによる検出電圧
に拘らず、所定のアルコール濃度を出力することにより
、電位差式アルコールセンサかアルコール濃度の全域で
ｌ値をとるように構成したから、出力電圧の直線性か良
く、高精度で検出結果の利用範囲か広いアルコール濃度
測定装置にすることがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし・第５図は本発明の実施例に係り、＠１図
は電位差式アルコールセンサの回路図、第２図は電位差
式アルコール濃度ヅの構成説明図、第３図はアルコール
Ｈ度測定装置を燃料噴射制御ｌ装置に適用した場合のシ
ステム構成図、第４図はアルコール濃度と出力電圧との
関係を示す特性線図、第５図は濃度演算処理を示す流れ
図、第６図ないし第１Ｏ図は従来技術に係り、：ｊＳ６
図はアルコール濃度に対する空燃比の関係を示す線図、
第７図は抵抗式アルコールセンサの構成説明図、第８図
は抵抗式アルコールセンサの回路図、第９図はアルコー
ル濃度と検出抵抗の関係を示す線図、第１０図はアルコ
ール濃度と出力電圧との関係を示す特性線図である。１１・・・電位差式アルコールセンサ、２０・・・抵抗
式アルコールセンサ、２１・・・アルコール濃度演算装
置、２２・・・記憶装置、２３・・・噴射敬演算装置。特許出願人　　［１本電子機器株式会社代理人　弁理士
　　広　　瀬　　和　　産量　　　　　　　中　　　村
　　　直　　　樹第４図１　　　　・ノアルコール濃度Ｃ（Ｖ’１０）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

アルコール混合液体中に離間して対向配設され、一定の
電圧または電流が印加されるようになった一対の通電用
電極及び該一対の通電用電極間に位置して所定間隔離間
して対向配設された一対の検出用電極を有し、該各検出
用電極間の電位差を用いてアルコール濃度を検出する電
位差式アルコールセンサと、前記アルコール混合液体中
の抵抗値からアルコール濃度を検出する抵抗式アルコー
ルセンサと、該抵抗式アルコールセンサが前記電位差式
アルコールセンサにより検出すべき検出電圧の最大値に
対応する基準電圧値を検出したか否かを判定する判定手
段とを備え、該判定手段により前記抵抗式アルコールセ
ンサの検出電圧が基準電圧値より小であると判定したと
きには、前記電位差式アルコールセンサの検出電圧に拘
らず所定のアルコール濃度として演算し、基準電圧値以
上と判定したときには、前記電位差式アルコールセンサ
の検出電圧でアルコール濃度を演算するように構成して
なるアルコール濃度測定装置。