JPH0738846Y2

JPH0738846Y2 - アルコール濃度測定装置

Info

Publication number: JPH0738846Y2
Application number: JP3838590U
Authority: JP
Inventors: 秀樹上岡; 一光小林; 英樹狩野; 敏朗高橋; 敏小林; 潔竹内; 徹喜多
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2005-04-10
Also published as: JPH03128845U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は例えば燃料としてメタノール混合燃料等を使用
するようにしたエンジンの燃料噴射制御置に好適に用い
られるアルコール濃度測定装置に関し、特に、温度特性
を改善できるようにしたアルコール濃度測定装置に関す
る。

〔従来の技術〕

近時、自動車用エンジンの燃料として、純正ガソリンに
代えてメタノールを含んだアルコール混合ガソリンが使
用されるようになってきた。

純正ガソリンとアルコール混合ガソリンとでは当然に理
論空燃比も変ってくるから、エンジンについての燃料噴
射量、点火時期等も異なってくることになる。

ここで、アルコール濃度が０％の純正ガソリンを用いた
場合の燃料噴射量T_iについてみると、 T_i＝T_P×α×α′×C_oef＋T_S …（１）ただし、T_P :基本噴射量 α :空燃比フィードバック補正係数 α′：基本空燃比学習補正係数 C_oef：各種補正係数 T_S :バッテリ電圧補正係数として演算する。この際、酸素センサからの酸素濃度信
号に基づき、空燃比フィードバック補正係数αを補正す
ると共に、基本噴射量T_Pとエンジン回転数Ｎとから基本
空燃比学習補正係数α′を学習補正することにより、理
論空燃比A/Fが14.7となるように制御している。

このように、純正ガソリンの空燃比A/Fは14.7である
が、アルコール濃度が100％のメタノールを用いた場合
には空燃比A/Fが6.5となるように制御する必要があり、
アルコール濃度が０〜100％の範囲では理論空燃比A/Fは
約２倍異なることになる。

従って、アルコール混合ガソリンを使用する場合には、
（１）式から燃料噴射量T_i′を T_i′＝M_K×T_P×α×α′×C_oef＋T_S …（２）ただし、M_K :アルコール濃度によって定まる定数として演算する必要がある。

このため、アルコール混合ガソリンを使用するエンジン
にあっては、アルコールセンサと呼ばれるアルコール濃
度測定装置を備え、アルコール濃度に対応した出力電圧
を発生し、当該出力電圧値に基づいて（２）式の演算を
行なうようになっている。そして、この種のアルコール
濃度測定装置としては、ガソリンとアルコールが有する
導電率からアルコール濃度を検出する抵抗式アルコール
濃度測定装置、アルコール混合ガソリンの誘電率の変化
を利用した静電容量式アルコール濃度測定装置、屈折率
の変化を利用した光学式アルコール濃度測定装置等が知
られている。

ここで、前述した各アルコール濃度測定装置のうち、静
電容量式アルコール濃度測定装置を用いた燃料噴射制御
装置として、従来第２図ないし第６図に示すものが知ら
れている。

まず、第２図において、１は自動車のエンジンで、該エ
ンジン１には燃焼室に後述のアルコール混合ガソリン８
を噴射する噴射弁２が設けられると共に外気を吸入する
吸気マニホールド３が設けられ、吸気フィルタ４との間
には吸入空気量Ｑを計測するエアフローメータ５が設け
られている。また、エンジン１には排気マニホールド６
が設けられ、該排気マニホールド６には酸素センサ（図
示せず）が設けられている。

７は液体としてのアルコール混合ガソリン８を貯える燃
料タンクで、該燃料タンク７内には当該アルコール混合
ガソリン８を吐出する燃料ポンプ９が設けられている。

10は燃料配管で、該燃料配管10の一端は燃料フィルタ11
を介して燃料ポンプ９の吐出側と接続され、その他端は
噴射弁２、圧力レギュレータ12の流入側と接続され、該
圧力レギュレータ12の流出側はリターン配管13を介して
燃料タンク７と接続されている。

14は例えば流路としての燃料配管10の途中に設けられた
静電容量式のアルコール濃度測定装置で、該アルコール
濃度測定装置14は燃料配管10内を流れるアルコール混合
ガソリン８中のアルコール濃度を検出するものである。
ここで、該アルコール濃度測定装置14を第３図に示す如
く、円筒状のパイプ部材15,16を略Ｌ字形状または略Ｔ
字形状に接合することにより形成され、パイプ部材15の
一端側が絶縁性の栓体17によって閉塞された筒状のケー
シング18と、後述の濃度検出器19および感温センサ27等
とからなり、ケーシング18のパイプ部材15,16は、例え
ばニッケル等のメッキ処理を施した導電性の鉄管によっ
て形成されている。また、パイプ部材15の他端側はアル
コール混合ガソリン８の流入口15Aとなり、パイプ部材1
6の先端側は流出口16Aとなり、該流入口15A、流出口16A
は燃料配管10の途中に接続され、ケーシング18内をアル
コール混合ガソリン８が矢示Ａ方向に流通するようにな
っている。

19はケーシング18に設けられ、該ケーシング18内を流通
するアルコール混合ガソリン８のアルコール濃度を検出
する濃度検出器で、該濃度検出器19は、パイプ部材15の
一端側から栓体17を介してパイプ部材15内に軸方向に突
出し、該パイプ部材15と共に同軸円筒形の対向電極を構
成する細長棒状の中心電極20と、該中心電極20の一端側
を栓体17と共に支持すべく、パイプ部材15の一端側に導
電性の筒体21を介して嵌着された絶縁性の嵌着部材22
と、該嵌着部材22の外側端面から径方向外向きに突出
し、中心電極20の一端側にナット23を螺着することによ
りワッシャ24を介して嵌着部材22に締着された中心電極
20側の端子25と、前記筒体21と嵌着部材22との間に挟持
され、径方向外向きに突出したアース側の端子26とから
構成され、該端子26は導電性の筒体21を介してパイプ部
材15に接続されている。

ここで、該濃度検出器19の中心電極20はパイプ部材15内
を軸方向に伸長し、パイプ部材15と共に同軸円筒形の対
向電極を構成しているから、濃度検出器19は端子25,26
を介して中心電極20とパイプ部材15との間に外部から電
圧を印加することにより、該中心電極20とパイプ部材15
との間を矢示Ａ方向に流通するアルコール混合ガソリン
８のアルコール濃度を下記（３）式の如く静電容量C_Sと
して検出することができる。

C_S＝εS/d …（３）ただし、ε：アルコール混合ガソリンの誘電率 S:電極面積 d:電極間距離そして、該濃度検出器19は端子25,26間に外部から接続
されれる発振回路、周波数−電圧変換回路（いずれも図
示せず）等を介して前記静電容量C_Sを第５図に示す如き
出力電圧V_Oに変換し、これを後述のコントロールユニッ
ト29へと出力するようになっている。

27はパイプ部材15の流入口15Aとパイプ部材16との間に
位置してパイプ部材15の外周側に接着剤28等により固着
された感温センサで、該感温センサ27はサーミスタまた
はポジスタ等の感温抵抗素子によって構成され、ケーシ
ング18内を流通するアルコール混合ガソリン８の燃料温
度（以下、燃温ｔという）をパイプ部材15を介して検出
するようになっている。即ち、該感温センサ27はアルコ
ール混合ガソリン８の燃温ｔをパイプ部材15に伝わった
温度として検出し、この検出信号をコントロールユニッ
ト29に出力するようになっている。

29は例えばマイクロコンピュータ等によって構成された
コントロールユニットで、該コントロールユニット29は
第４図に示す如く前記（２）式の噴射料T_i′を演算する
噴射料演算装置30と、入力側が濃度検出器19および感温
センサ27に接続され、これらの信号に基づいて後述の如
くアルコール濃度Ｍの温度補正を行うアルコール濃度温
度補正装置31とを含んで構成され、該補正装置31は温度
補正後のアルコール濃度Ｍを噴射料演算装置30に出力す
るようになっている。また、噴射料演算装置30は入力側
が吸入空気量Ｑを検出するエアフロメータ５およびエン
ジン回転数Ｎを検出するクランク角センサ32等に接続さ
れ、出力側が噴射弁２に接続されている。

このように構成される燃料噴射制御装置では、まず、エ
ンジン１の始動時に燃料ポンプ９を作動させて、燃料タ
ンク７内のアルコール混合ガソリン８を噴射弁２に向け
て燃料配管10内に吐出させる。そして、該燃料配管10の
途中に設けられたアルコール濃度測定装置14は内蔵の濃
度検出器19で、ケーシング18内を流通するアルコール混
合ガソリン８のアルコール濃度Ｍを検出すると共に、感
温センサ27でアルコール混合ガソリン８の燃温ｔを検出
し、これらの検出信号をコントロールユニット29のアル
コール濃度温度補正装置31に出力する。

ここで、濃度検出器19からアルコール濃度Ｍに対応して
出力される出力電圧V_Oは第５図に示す如く温度依存性を
有し、例えば燃温ｔが、ｔ＝０℃,20℃,60℃と変化する
に応じて出力電圧V_Oは下がってしまう。そこで、アルコ
ール濃度温度補正装置31は濃度検出器19からの出力電圧
V_Oを感温センサ27からの燃温ｔに基づき、例えば燃温ｔ
がｔ＝０℃,60℃のときでも、このときの出力電圧V_Oが
ｔ＝20℃のときの出力電圧V_Oに対応した値となるように
補正し、補正後の標準出力電圧または標準アルコール濃
度を噴射量演算装置30に出力する。

そして、該噴射量演算装置30はエアフロメータ５からの
吸入空気量Ｑ、クランク角センサ32からのエンジン回転
数Ｎに基づき基本噴射量T_Pを演算すると共に、アルコー
ル濃度温度補正装置31からのアルコール濃度Ｍ等に基づ
き前記（２）式の噴射量T_i′を演算し、この噴射量T_i′
に対応するパルスデューティをもった噴射パルスを噴射
弁２に出力することにより噴射量T_i′のアルコール混合
ガソリン８をエンジン１内に向けて噴射弁２から噴射さ
せる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、感温センサ27をケー
シング18のパイプ部材15外周面に接着剤28を用いて固着
し、パイプ部材15の外周面に感温センサ27を接触させる
ようにしているに過ぎず、パイプ部材15は鉄管にニッケ
ルメッキ等を施すことによって形成されているから、熱
伝導性をそれ程高めることができず、内部を流通するア
ルコール混合ガソリン８の燃温ｔがパイプ部材15を介し
て感温センサ27に伝わるのに第６図に示す如く数秒程度
の時間遅れが生じてしまう。即ち、第６図に示す特性線
33は、例えば40℃でメタノール100％の燃料をケーシン
グ18内に流通させた場合に、感温センサ27が燃温ｔ（＝
40℃）の検出を開始した後の時間と検出信号との関係を
示し、これによっても数秒程度の時間遅れが生じること
が分かる。

このため、従来技術では、ケーシング18内を流通するア
ルコール混合ガソリン８の燃温ｔが変化するときに、こ
の変化を感温センサ27により所望の応答性をもって検出
できず、この間アルコール濃度温度補正装置31によって
アルコール濃度Ｍの温度補正を正常に行えず、誤ったア
ルコール濃度Ｍを噴射量演算装置30に出力することによ
り、噴射量T_i′が異常に変化してエンジン１の回転出力
が変動するという問題がある。

本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本考案は感温センサの応答性を効果的に向上でき、
温度特性を改善したアルコール濃度を常に安定して測定
できるようにしたアルコール濃度測定装置を提供するこ
とを目的としている。

〔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考案が採用する構成の
特徴は、ケーシングに該ケーシング内を流通する液体の
流路をクランク状に形成し、このクランク状流路の一側
に濃度検出器を設けると共に、クランク状流路の他側に
取付ブラケットを突出させて設け、該取付ブラケットに
は前記ケーシング内を流通する液体と接触するように感
温センサを設けたことをにある。

また、前記感温センサは白金からなる感温素子によって
構成するのが好ましい。

〔作用〕

上記構成により、濃度検出器と感温センサとをケーシン
グ内に合理的に配設できると共に、ケーシング内を流通
する液体に感温センサを直接接触させることができ、高
い応答性をもって液体の温度を検出できる。また、前記
感温センサを白金からなる感温素子によって構成でき、
液体の温度を高精度に検出できる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図に基づいて説明する。な
お、実施例では前述した第２図ないし第４図に示す従来
技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

図中、41はアルコール濃度測定装置、42は該測定装置41
の本体を構成する筒状のケーシングを示し、該ケーシン
グ42は表面にニッケルメッキ処理等を施した円筒状の鉄
管からなるパイプ部材43,44を中間パイプ45によって接
合することにより略Ｈ字形状に形成され、パイプ部材4
3,44は中間パイプ45を介して逆向きに平行に伸びるよう
になっている。そして、パイプ部材43は一端側が従来技
術で述べたパイプ部材15と同様に栓体17によって閉塞さ
れると共に、濃度検出器19が取付けられ、その他端側は
アルコール混合ガソリン８の流入口43Aとなっている。
また、パイプ部材44は一端側が流出口44Aとなり、他端
側は絶縁性の栓体46によって閉塞されている。そして、
該ケーシング41は流入口43Aと流出口44Aとが燃料配管10
の途中に接続され、その内部はアルコール混合ガソリン
８が矢示Ａ方向に流通する「」形状をなしたクランク
状の流路Ｆとなっている。そして、この流路Ｆの一側と
なるパイプ部材43内に前記濃度検出器19が設けられ、流
路Ｆの他側となるパイプ部材44内に後述の感温センサ54
が設けられている。

47はパイプ部材44の他端側に絶縁性の筒体48を介して嵌
着された絶縁性の嵌着部材、49は該嵌着部材47,栓体46
を軸方向に貫通し、一端側がパイプ部材44内に突出した
取付ブラケットを示し、該取付ブラケット49は細長い金
属パイプによって形成され、該取付ブラケット49の他端
側にはナット50がワッシャ51を介して螺着されている。
そして、該取付ブラケット49の一端側には後述の感温セ
ンサ54が取付けられ、該取付ブラケット49内には一端側
が感温センサ54に接続されたプラス側のリード線52が挿
通されて外部に導出されるようになっている。また、該
取付ブラケット49は感温センサ54のマイナス側に接続さ
れ、栓体46の端面に固着された導電板53を介してパイプ
部材44側でアースされるようになっている。

さらに、54は取付ブラケット49の一端に取付けられた感
温センサを示し、該感温センサ54はその表面に白金を蒸
着させた感温抵抗素子等の感温素子によって構成され、
その周囲温度に敏感に反応して抵抗値が変化すると共
に、メタノール等に対する耐食性を有するようになって
いる。また、該感温センサ54はプラス側がリード線52を
介して外部の電源（図示せず）およびコントロールユニ
ット29に接続され、マイナス側が取付ブラケット49,導
電板53を介してパイプ部材44と接続されている。そし
て、該感温センサ54はパイプ部材44内で中間パイプ45と
対向する位置に配設され、中間パイプ45からパイプ部材
44内へと矢示Ａ方向に流通してくるアルコール混合ガソ
リン８と直接接触することにより、燃温ｔを高い応答性
で検出できるようになっている。

本実施例によるアルコール濃度測定装置41は上述の如き
構成を有するもので、その基本的動作については従来技
術によるものと格別差異はない。

然るに本実施例では、ケーシング42内にクランク状の流
路Ｆを形成し、この流路Ｆの一側となるパイプ部材43内
に濃度検出器19を設けると共に、流路Ｆの他側となるパ
イプ部材44内に取付ブラケット49を突出させ、該取付ブ
ラケット49の突出端に白金からなる感温センサ54を取付
け、該感温センサ54をケーシング42内を矢示Ａ方向に流
通するアルコール混合ガソリン８と直接接触させるよう
にしたから、ケーシング42の限られたスペース内に濃度
検出器19と感温センサ54とを合理的に配置でき、組付け
時の作業性を向上できる上に、アルコール混合ガソリン
８の燃温ｔを感温センサ54により高い応答性をもって検
出でき、燃温ｔの検出精度を向上させることができる。
特に、感温センサ54をパイプ部材44と中間パイプ45との
接続部近傍に配設したから、感温センサ54を中間パイプ
45からパイプ部材44内へと流れてくるアルコール混合ガ
ソリン８に淀みなく接触させることができ、燃温ｔの変
化をより敏感に検出でき、応答性を大幅に向上できる。

従って、本実施例では、アルコール混合ガソリン８の燃
温ｔを感温センサ54により高い応答性で検出でき、濃度
検出器19の温度特性を効果的に改善させることができる
と共に、アルコール濃度の測定を常に安定化させること
ができる。そして、従来技術で述べた如く噴射量T_i′が
異常に変化するのを防止することができ、エンジン１の
回転出力を安定化させうる等、種々の効果を奏する。

なお、前記実施例では、パイプ部材44内に取付ブラケッ
ト49を介して感温センサ54を設けるものとして述べた
が、これに替えて、中間パイプ45の途中に、例えばパイ
プ部材44側から感温センサ54を突出させて設けるように
してもよい。また、当該アルコール濃度測定装置41は燃
料配管10の途中に限らず、例えばリターン配管13の途中
等、他の流路途中に設けるようにしてもよい。

また、前記実施例では、ケーシング41内にアルコール混
合ガソリン８が流通する「」形状をなしたクランク状
の流路Ｆを形成するものとして述べたが、このクランク
状の流路はＦ「」形状に限るものではなく、２つの角
部を有していればよく、例えば「コ」字形状のクランク
状流路でもよい。また、ケーシング41を構成するパイプ
部材43,44は必ずしも同一平面上で平行関係に配設する
必要はなく、パイプ部座材43,44を中間パイプ45に対し
て上，下または左，右に角度をもたせてクランク状に配
設するようにしてもよい。

さらに、前記実施例では、アルコール濃度温度補正装置
31をコントロールユニット29に設けるものとして述べた
が、これに替えて、アルコール濃度温度補正装置31をコ
ントロールユニット29から分割し、アルコール濃度測定
装置41の端子25,26近傍に位置して配設するようにして
もよく、この場合には当該測定装置41とコントロールユ
ニット29とを接続するリード線の本数を減らすことがで
きる。

〔考案の効果〕

以上詳述した通り本考案によれば、ケーシング内にクラ
ンク状の流路を形成し、この流路の一側に濃度検出器を
設けると共に、流路の他側に取付ブラケットを介して感
温センサを設けるようにしたから、ケーシング内の限ら
れたスペース内に濃度検出器と感温センサとを合理的に
配置でき、組付け時の作業性を向上できる上に、ケーシ
ング内を流れる液体の感温センサによって高い応答性で
検出でき、液体の温度が変化するときでも、この液体中
のアルコール濃度を温度特性を改善して測定でき、例え
ば噴射量やエンジンの回転出力が変動するのを効果的に
防止することができる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示すアルコール濃度測定装置
の縦断面図、第２図ないし第６図は従来技術を示し、第
２図は燃料噴射制御装置の全体図、第３図はアルコール
濃度測定装置の縦断面図、第４図は制御ブロック図、第
５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６図は感温センサの検出特性を示す特性線図であ
る。 17,46……栓体、19……濃度検出器、20……中心電極、2
5,26……端子、41……アルコール濃度測定装置、42……
ケーシング、43,44……パイプ部材、45……中間パイ
プ、49……取付ブラケット、54……感温センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者狩野英樹群馬県伊勢崎市粕川町1671番地１日本電子機器株式会社内 (72)考案者高橋敏朗群馬県伊勢崎市粕川町1671番地１日本電子機器株式会社内 (72)考案者小林敏群馬県伊勢崎市粕川町1671番地１日本電子機器株式会社内 (72)考案者竹内潔神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)考案者喜多徹神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開平１−196557（ＪＰ，Ａ) 実開平１−163862（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】アルコールを混合した液体の流路途中に設
けられ、この液体が内部を流通する筒状のケーシング
と、該ケーシングに設けられ、該ケーシング内を流通す
る液体のアルコール濃度を検出する濃度検出器と、該濃
度検出器で検出したアルコール濃度の温度補正を行うべ
く、前記液体の温度を検出する感温センサとからなるア
ルコール濃度測定装置において、前記ケーシングには該
ケーシング内を流通する液体の流路をクランク状に形成
し、このクランク状流路の一側に前記濃度検出器を設け
ると共に、クランク状流路の他側に取付ブラケットを突
出させて設け、該取付ブラケットには前記ケーシング内
を流通する液体と接触するように前記感温センサを設け
たことを特徴とするアルコール濃度測定装置。
【請求項２】前記感温センサは白金からなる感温素子に
よって構成してなる実用新案登録請求の範囲（１）項記
載のアルコール濃度測定装置。