JPH0420855A

JPH0420855A - ガソリン性状判別装置

Info

Publication number: JPH0420855A
Application number: JP12586990A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kurihara; 将栗原; Hideki Kamioka; 上岡　秀樹
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1992-01-24
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH0715447B2

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、自動車用エンジン等に使用されるガソリンの
重、軽質等の性状を判別するのに用いて好適なガソリン
性状判別装置に関する。

［従来の技術］一般に、自動車用エンジンの燃料として使用されている
ガソリンには、ヘプタン、ペンタン等の炭火水素を主成
分とする軽質ガソリンと、ベンゼン等の炭火水素を主成
分とする重質ガソリンとがある。軽質ガソリンは一般的
に「レギュラーガソリン」として呼称され、気化しやす
い性質を有している。一方、重質ガソリンは一般的に「
ハイオクタンガソリン」と呼称され、燃費が高い反面、
気化しに（い性質を有している。

そして、自動車用エンジンに用いられるガソリンエンジ
ンは、通常軽質ガソリンにマツチングして点火時期等が
設定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述したようにガソリンエンジンは、軽質ガ
ソリンにマツチングさせてエンジンの点火時期等を制御
するようにしている。しかし、最近では無鉛ハイオクタ
ンガソリンの使用が一般化してきていること、大気汚染
法の施行等の理由により、ガソリンの重質化が進んでい
る。

然るに、軽質ガソリンにマツチングさせてエンジンの点
火時期等を制御するように設定されたガソリンエンジン
に、重質ガソリンを燃料として使用した場合には、軽質
ガソリンに比較して着火時期が遅れる結果、全体として
リーン化傾向となり、低温時の始動性、運転性の悪化を
招（という問題点がある。また、走行状態においても、
重質ガソリン使用時には、息づき現象等の運転性能の悪
化を起こすばかりでなく、不完全燃焼によって排気ガス
中の有害成分が増大する等の問題点がある。

一方、前述とは逆に、重質ガソリンにマツチングさせて
点火時期等を制御するように設定されたガソリン車に、
軽質ガソリンを使用した場合には、全体としてオーバリ
ッチ傾向となり、点火プラグに「くすぶり」が発生する
という問題点かある。

このような問題点を解決するために、本出願人は、先に
ガソリン中に配設され、当該ガソリンの性状に応じて定
まる誘電率から電極間の静電容量を検出する静電容量検
出手段と、該静電容量検出手段によって検出した静電容
量に基づいた周波数を発振する発振手段と、該発振手段
による発振周波数を電圧に変換する周波数−電圧変換手
段と、該周波数−電圧変換手段から出力された電圧信号
を所定電圧値と比較し、軽質油か重質油かを判定する性
状判定手段とから構成したガソリン性状判別装置を提供
した（以下、これを先行技術という）。

そして、このような構成により、軽質油と重質油とでは
重質油の方が誘電率が大であるから、静電容量検出手段
で固荷の誘電率によって電極間に形成される静電容量を
検出し、発振手段で検出静電容量に基づいた周波数を発
生し、周波数−電圧変換手段で発振周波数を電圧変換し
、性状判定手段でこの電圧信号を所定の比較電圧値と比
較し、ガソリンの重軽質を判定することができる。

しかし、軽質油と重質油の誘電率の差は非常に小さなも
のであるから、静電容量検出手段による検出静電容量の
差も非常に小さいものとなってしまう。

この結果、上記先行技術によるものでは、発振手段によ
って検出静電容量に基づいて周波数を発振させても、当
該発振周波数差も小さくなるために周波数−電圧変換手
段の次段に増幅率の大きな増幅器を設けても、性状判別
手段では軽質油か重質油かについて微妙な性状の判定が
困難であるという未解決な問題点がある。

本発明は前述した先行技術による未解決な問題点に鑑み
なされたもので、軽質油か重質油かの判定を高精度に、
かつ正確に行うことができるようにしたガソリン性状判
別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が採用する構成の特徴
は、発振手段を軽質油による静電容量と重質油による静
電容量の中間に位置する所定静電容量付近の前後での出
力周波数差を、静電容量に比較して大きく拡大する周波
数拡大発振手段により構成したことにある。

［作用］上記構成により、軽質油と重質油とでは誘電率の差が小
さいが、発振手段で所定静電容量付近の前後での出力周
波数の差を大きくうることができるから、周波数−電圧
変換手段からの出力電圧の差も大きくうることができる
。

［実施例］以下、本発明の実施例を第１図ないし第９図に示し説明
する。

まず、第１図において、１は例えば４気筒のエンジンを
示しく１気筒のみ図示）、該エンジン１はシリンダＩＡ
と、該シリンダヘッドに搭載されたシリンダヘッドＩＢ
と、シリンダヘッドを往復動するピストンＩＣとから大
略構成されている。

２は各シリンダ１Ａの上側に位置してシリンダヘッドＩ
Ｂに設けられた点火プラグ（１個のみ図示）を示し、該
点火プラグ２は後述のコントロールユニット３３から点
火信号が出力されたときに、シリンダヘッドの混合気に
点火を行い、この混合気を燃焼（爆発）させるようにな
っている。

３は基端側か分岐管となってシリンダ１のシリンダヘッ
ドＩＢの吸気側に設けられたインティクマニホールドで
、該インティクマニホールド３の先端側には吸気フィル
タ４が設けられ、途中には吸入空気量を計測するエアフ
ロメータ５．スロットルバルブスイッチ６が付設された
スロットルバルブ７等が設けられ、さらにシリンダヘッ
ドＩＢの近傍に位置して噴射弁８が設けられ、該噴射弁
８はコントロールユニット３３からの噴射信号によって
エンジン１内にガソリンを噴射するものである。

９は内部にガソリンＧを貯える燃料タンクで、該燃料タ
ンク９内にはインタンク型燃料ポンプ１０が設けられて
いる。１１は燃料配管で、該燃料配管１１の一端は燃料
フィルタ１２を介して燃料ポンプ１０の吐出側と接続さ
れ、その他端は噴射弁８、圧力レギュレータ１３の流入
側と接続され、該圧力レギュレータ１３の流出側はリタ
ーン配管１４を介して燃料タンク９と接続されている。

１５は例えば燃料配管１１の途中に設けられたガソリン
性状検出装置で、該ガソリン性状検出装置１５は燃料配
管１１内を流れるガソリンＧの重軽質性状を静電容量か
ら検出するものである。

ここで、前記ガソリン性状検出装置１５は、第２図に示
す如く、燃料配管１１内に設けられた一対の平行平板形
または同軸同筒形の電極がらなり、静電容量Ｃ８を、Ｃｓ　＝　ｔ、　Ｓ　／　ｄ　　−−（１）ただし、ε
：ガソリンの誘電率Ｓ：電極面積ｄ：電極間距離として検出する静電容量検出手段としての静電容量検出
器１６と、該静電容量検出器１６による検出静電容量Ｃ
３に基づいて、発振周波数ｆを発振する第３図に示す如
くの回路構成をなす周波数拡大発振手段としての発振回
路１７と、該発振回路１７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−電圧変換手段としての周
波数−電圧変換回路１８（以下、ｒｆ−Ｖ変換回路１８
」という）とから大略構成されている。

ここで、前記発振回路１７の回路図を第３図に示し説明
する。該発振回路１７は４つのインバータ、抵抗、コン
デンサで大略構成され、第１のインバータ１９から第４
のインバータ２２まで直列に接続され、前記各インバー
タ１９〜２２間には第１インバータ１９と第２のインバ
ータ２０との間は接続点２３、第２インバータ２０と第
３のインバータ２１との間は接続点２４、さらに第３イ
ンバータ２１と第４のインバータ２２との間は接続点２
５とがなり、前記第４のインバータ２２にはバッテリ（
図示せず）からの供給電源２６とアース２７が接続され
、出力端子２８は前記ｆ−Ｖ変換回路１８に接続されて
いる。そして、インバータ１９の入力側には３にΩ程度
の第１の抵抗２９の一端側が接続され、前記接続点２３
には８００にΩ程度の第２抵抗３ｏの一端側が接続され
、接続点２４には所定静電容量Ｃにを有する設定用コン
デンサ３１の一端側が接続され、さらに、接続点２５に
は前記静電容量検出器１６の電極板の一端側が接続され
、前記各抵抗２９．３０および設定用コンデンサ３１．
静電容量検出器１６の他端側は接続点３２．３２で接続
されている。

ここで、ガソリンＧは産地によって炭火水素の主成分が
異なっており、当該炭火水素の誘電率ε（比誘電率ε。

）は、下記表のようになっている。

第１表　ガソリン性状比較いま、具体例として、静電容量検出器１６の電極面積Ｓ
を２５．５ｃｍ２．電極間距離ｄを０．１ｃｍとし、前
掲の第１表に示したガソリン性状比較より、軽質油の比
誘電率を１．９、重質油の比誘電率を２．３とすると、
静電容量検出器１６の出力静電容量は、（１）式により
、軽質油のときには４３９Ｆ、重質油のときには５２ｐ
Ｆになる。そこで、軽質油の検出静電容量と重質油の検
出静電容量の中間に位置する所定静電容量ＣＫを４７ｐ
Ｆと設定し、前記発振回路１７内の設定用コンデンサ３
１を４７９Ｆとする。さらに、発振回路１７をインバー
タ６個を有するＩＣ（例えば、ＴＣ４０６９）等を用い
て構成し、所定静電容量Ｃｘ　”　４７ｐＦの前後の静
電容量のコンデンサを発振回路１７の静電容量検出器１
６の替わりに挿入し、発振周波数ｆを検出した実験結果
を第４図に示す。

第４図によって明らかなように、４０ｐＦから５０ｐＦ
のわずか１０ｐＦの間で発振周波数ｆは３０ＫＨ２から
ＩＭＨｚまで急激に変化することがわかった。

か（して、静電容量検出器１６による電極間静電容量Ｃ
３が、ガソリン性状に比例して第５図に示すようなリニ
アな特性となっているにも拘らず、発振回路１７による
発振周波数ｆは第６図のような特性となり、これをｆ−
Ｖ変換回路１８で発振周波数ｆを出力電圧■に変換すれ
ば、第７図に示すような特性を得る。なお、ここで第６
図および第７図の縦軸の発振周波数ｆおよび出力電圧Ｖ
は対数表示である。このように、ガソリン性状検出装置
１５からは、ガソリンの重軽質性状に対応して第７図に
示すような所定静電容量ＣＫ付近で急激に変化する特性
の出力電圧■を得ることができる。

さらに、３３は本実施例に用いるコントロールユニット
で、該コントロールユニット３３は例えばマイクロコン
ピュータ等によって構成され、その入力側はエアフロメ
ータ５．スロットルバルブスイッチ６、エンジン１の回
転数を検出するクランク角センサ３４．ガソリン性状検
出装置１５等の他、水温センサ、酸素センサ等の各種セ
ンサと接続され、出力側は点火プラグ２．噴射弁８等と
接続されている。そして、前記コントロールユニット３
３の記憶エリア内には第８図に示すプログラム、ガソリ
ンの重軽質を判定する所定の比較電圧■、が格納され、
第８図の処理によって、ガソリンの性状を判定する性状
判定手段としての機能と、点火プラグ２による点火時期
（進角、遅角）を制御する機能と、燃料噴射量を演算す
る機能とを有している。なお、前記比較電圧Ｖｘは例え
ば第７図に示すように軽質油と重質油との中間の電圧値
として設定されている。

本実施例にはこのように構成されるが、ガソリンは、そ
の性状に応じて第１表に示すような誘電率を有している
。このため、ガソリン性状検出装置１５の静電容量検出
器１６は、第５図に示すように軽質油であれば電極間の
検出静電容量Ｃ８は小さくなり、逆に重質油であれば検
出静電容量Ｃ３は大となる。この結果、第３図に示す発
振回路１７を用いた場合においては、前述の如くに所定
静電容量Ｃ８で急激に変化する発振周波数ｆが得られ、
ｆ−Ｖ変換回路１８でこの発振周波数ｆを電圧変換する
ことにより第７図のような出力電圧Ｖを得ることができ
、この出力電圧■はコントロールユニット３３に出力さ
れる。

そこで、コントロールユニット３３による性状判定処理
と、その後の処理について第８図により説明する。

即ち、第８図中のステップ１でガソリン性状検出装置１
５からの出力電圧Ｖを読込み、ステップ２では、この出
力電圧■と予め記憶されている比較電圧■、とを比較す
る。いま、ステップ２でｒＹＥＳＪと判定したときには
、出力電圧■は比較電圧Ｖによりも電圧値が小さいから
、軽質油として判定される。また、ステップ２で「ＮＯ
」と判定したときには、出力電圧■は比較電圧■、より
も大であるから、重質油として判定される。が（して、
ステップ２で軽質油と判定したときには、軽質油として
の燃料噴射量演算処理を行なうと共に（ステップ３）、
軽質油としての点火時期制御を行なう（ステップ４）。

一方、ステップ２で重質油として判定したときには、重
質油としての燃料噴射量演算処理を行なうと共に（ステ
ップ５）、重質油としての点火時期制御を行なう（ステ
ップ６）。

このように、本実施例によれば、ガソリンはその性状の
相違に応じて誘電率が異なることに着目し、この誘電率
の相違を静電容量検出器１６で静電容量Ｃ８として検出
し、この静電容！）Ｃ３を発振回路１７で発振周波数ｆ
に変換し、さらに、この発振周波数ｆをｆ−Ｖ変換回路
１８で出力電圧Ｖを得る。この出力電圧■の大小からの
重軽質を判定する構成としたから、ガソリンの性状に応
じて点火進角、角を補正し、また燃料噴射量を補正し、
オーバーリーン、オーバリッチとなるのを防止し、適正
な燃焼条件を与えることができる。従って従来技術で述
べた如く、エンジンの点火時期等を軽質ガソリンにマツ
チングさせた場合でも、重質ガソリンの使用時にはこの
点火時期を重質ガソリンに対応した点火時期に補正でき
、点火時期がずれて不完全燃焼を起こす等の問題を解消
でき、排気ガス中の有害成分を効果的に低減できる。

特に、本実施例では、前述の先行技術の未解決な問題点
を解決すべく静電容量Ｃ５の微小変化に対して所定静電
容量付近で出力周波数ｆが急激に変化する周波数拡大発
振回路１７を用いたから、静電容ＩＩ　Ｃｓの微小な変
化を大きな発振周波数差に変換して次段のｆ−Ｖ変換装
置１８に出力できるため、検出精度の向上が得られ、コ
ントロールユニット３３による重、軽質の性状判定処理
を正確に、かつ確実に行うことができる。

なお、第８図に示すプログラムのステップ２が本発明に
よるガソリン性状判定手段の具体例であり、このプログ
ラムはコントロールユニット３３側に設けるものとして
述べたが、ガソリン性状検出装置１５内にガソリン性状
判定手段を実現させてもよい。この場合、ガソリン性状
判定手段としては、第９図に示すように、ガソリン性状
検出装置１５′内にｆ−Ｖ変換装置１８の次段に演算増
幅器等からなる電圧比較回路３５を設け、出力電圧Ｖを
比較電圧ｖＫと比較する構成とすることにより実現でき
る。

また、本実施例のガソリン性状検出装置１５は燃料配管
１１の途中に設けるものとして述べたが、例えば燃料タ
ンク９内に設けてもよく、要は燃料供給系統内であれば
いずれの場所であってもよいものである。

〔発明の効果〕

本発明に係るガソリンの性状判別装置は以上詳細に述べ
た如くであって、ガソリンの性状に応じて定まる誘電率
を利用して、この誘電率を静電容量検出手段により静電
容量を検出し、この静電容量を発振手段により発振周波
数に変換し、この発振周波数を周波数−電圧変換手段に
より電圧に変換して、この電圧によりガソリンの重軽質
を判別する構成とし、この際、発振手段を所定静電容量
付近の前後での出力周波数の差を大きく得られるように
周波数拡大発振手段として構成したから、出力電圧の検
出を確実に行うことができ、この出力電圧値の大小から
燃料として軽質ガソリンを使用しているか、重質ガソリ
ンを使用しているかを正確に判別でき、例えばエンジン
の点火時期等を軽質ガソリンにマツチングさせた場合で
も、重質ガソリンの場合には点火時期を補正して適正な
燃焼条件を与えることができ、排気ガス中の有害成分を
確実に低減でき、さらに燃料噴射量の補正も可能となる
等、始動性能、運転性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を燃料噴射制御装置に適用した
場合の全体構成図、第２図は本実施例の回路構成を示す
ブロック図、第３図は周波数拡大発振回路の回路構成図
、第４図は第３図に示す発振回路を用いた場合の静電容
量に対する発振周波数の関係を示す線図、第５図はガソ
リン性状に対する検出静電容量の関係を示す線図、第６
図はガソリン性状に対する発振回路からの発振周波数の
関係を示す線図、第７図はガソリン性状に対する周波数
−電圧変換回路からの出力電圧の関係を示す線図、第８
図はコントロールユニットによる制御処理を示す流れ図
、第９図は本発明の変形例を示す第２図と同様の回路構
成図である。１・・・エンジン、２・・・点火プラグ、３・・・イン
テイクマ二ホールド、８・・・噴射弁、９・・・燃料タ
ンク、１１・・・燃料配管、１５．１５’・・・ガソリ
ン性状検出装置、１６・・・静電容量検出器、１７・・
・発振回路、１８・・・ｆ−Ｖ変換回路、３３・・・コ
ントロールユニット、３５・・・電圧比較回路。

Claims

【特許請求の範囲】

　ガソリン中に配設され、当該ガソリンの性状に応じて
定まる誘電率から電極間の静電容量を検出する静電容量
検出手段と、該静電容量検出手段によって検出した静電
容量に基づいた周波数を発振する発振手段と、該発振手
段による発振周波数を電圧に変換する周波数−電圧変換
手段と、該周波数−電圧変換手段から出力された電圧信
号を所定電圧値と比較し、軽質油か重質油かを判定する
性状判定手段とから構成してなるガソリン性状判別装置
において、前記発振手段は、軽質油による静電容量と重
質油による静電容量の中間に位置する所定静電容量付近
の前後での出力周波数差を、静電容量に比較して大きく
拡大する周波数拡大発振手段により構成したことを特徴
とするガソリン性状判別装置。