JPH0735718A - Alcoholic concentration sensor - Google Patents
Alcoholic concentration sensorInfo
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- JPH0735718A JPH0735718A JP17970293A JP17970293A JPH0735718A JP H0735718 A JPH0735718 A JP H0735718A JP 17970293 A JP17970293 A JP 17970293A JP 17970293 A JP17970293 A JP 17970293A JP H0735718 A JPH0735718 A JP H0735718A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアルコール濃度センサに
係わり、特にガソリンとアルコールの混合燃料中のアル
コール濃度を測定するアルコール濃度センサに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alcohol concentration sensor, and more particularly to an alcohol concentration sensor for measuring the alcohol concentration in a mixed fuel of gasoline and alcohol.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、自動車用内燃機関の低公害化を図
り、ガソリン消費量を節約するためにメタノール車の開
発が活発化している。特にガソリンとアルコールとを任
意の割合で混合した混合燃料(以下、単に混合燃料と記
す。)を使用することの可能な自動車FFV(Fule
xible Fuel Vehicle)は燃料の自由
度が高いため、実用化のための開発が進んでいる。2. Description of the Related Art In recent years, methanol vehicles have been actively developed in order to reduce pollution of internal combustion engines for automobiles and save gasoline consumption. In particular, a vehicle FFV ( F ule) capable of using a mixed fuel in which gasoline and alcohol are mixed at an arbitrary ratio (hereinafter, simply referred to as a mixed fuel)
xible F uel V ehicle) has a high degree of freedom of the fuel, it has been developed for practical use.
【0003】しかし混合燃料はアルコールの濃度によっ
て最適な空燃比が異なるため、混合燃料内のアルコール
濃度をアルコール濃度センサによって計測して燃料噴射
量および点火時期を制御することが必要となる。アルコ
ール濃度センサとしては光学式と静電容量式の2種類が
提案されているが、構造が簡単であることから静電容量
式が主流となっている。However, since the optimum air-fuel ratio of the mixed fuel differs depending on the alcohol concentration, it is necessary to control the fuel injection amount and ignition timing by measuring the alcohol concentration in the mixed fuel with an alcohol concentration sensor. Two types of alcohol concentration sensors, optical type and capacitance type, have been proposed, but the capacitance type is predominant because of its simple structure.
【0004】即ち静電容量式のアルコール濃度センサ
は、混合燃料のアルコール濃度に応じて混合燃料の誘電
率が相違することを利用し、電極板間に混合燃料を通過
させて、電極間の静電容量を測定することにより混合燃
料中のアルコール濃度を測定する。ところで、混合燃料
の誘電率は、温度依存性をもっているため、アルコール
濃度(混合比)のみならず、燃料温度によっても変化す
る。これは、メタノールの誘電率が温度依存性を有する
ことに起因する。従って、温度センサにより燃料の温度
を計測し、燃料温度に応じて補正を行うことで正確なア
ルコール濃度を求めている。補正はマップデータを基に
行い、マップはセンサ全体の温度と燃料温度が等しい定
常状態での電圧値を補完している。そのため、容量検出
の電極に加え、アルコール濃度センサ内に温度センサを
設け燃料温度を計測している。That is, the electrostatic capacitance type alcohol concentration sensor utilizes the fact that the permittivity of the mixed fuel differs depending on the alcohol concentration of the mixed fuel, so that the mixed fuel is passed between the electrode plates and the static electricity between the electrodes is maintained. The alcohol concentration in the mixed fuel is measured by measuring the electric capacity. By the way, since the permittivity of the mixed fuel has temperature dependency, it changes not only with the alcohol concentration (mixing ratio) but also with the fuel temperature. This is because the dielectric constant of methanol has temperature dependence. Therefore, the temperature of the fuel is measured by the temperature sensor, and the correct alcohol concentration is obtained by correcting the temperature according to the fuel temperature. The correction is performed based on the map data, and the map complements the voltage value in the steady state where the temperature of the entire sensor and the fuel temperature are equal. Therefore, a temperature sensor is provided in the alcohol concentration sensor in addition to the capacity detecting electrode to measure the fuel temperature.
【0005】また、特開平3−215734号公報に
は、アルコール濃度を検出するセンサと検出用回路部の
温度差によるアルコール濃度検出誤差を防ぐために、検
出用回路部を燃料と熱交換してセンサと検出用回路部の
温度差をなくすアルコール濃度センサが開示されてい
る。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-215734, in order to prevent an alcohol concentration detection error due to a temperature difference between the sensor for detecting alcohol concentration and the detection circuit portion, the detection circuit portion is heat-exchanged with the fuel to detect the sensor. And an alcohol concentration sensor which eliminates the temperature difference between the detection circuit section and the detection circuit section.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温再
始動時に代表されるような燃料温度が過渡的に変化する
場合には、正常な温度補正が行われず、センサの回路温
度特性がマップ補正に大きな影響を与える。何故なら
ば、センサの回路温度は燃料温度を発熱体として変化し
ており、回路温度が燃料温度と等しくなるには時間を要
するからである。従って、回路温度と燃料温度が等しい
定常状態に於ては問題は無いが、過渡状態に於いては回
路温度と燃料温度との間にずれが生じ補正マップから外
れる。言い換えれば、センサ定常値をマップ補完する場
合に於て回路温度特性は問題にならないが、センサの過
渡状態においては回路温度特性の影響が顕著に現れてく
る。However, when the fuel temperature, which is represented by a high temperature restart, changes transiently, normal temperature correction is not performed and the circuit temperature characteristic of the sensor is large for map correction. Influence. This is because the circuit temperature of the sensor changes with the fuel temperature as a heating element, and it takes time for the circuit temperature to become equal to the fuel temperature. Therefore, there is no problem in the steady state in which the circuit temperature and the fuel temperature are equal, but in the transient state, there is a deviation between the circuit temperature and the fuel temperature, which deviates from the correction map. In other words, the circuit temperature characteristic does not become a problem when the sensor steady value is complemented by the map, but the influence of the circuit temperature characteristic becomes remarkable in the transient state of the sensor.
【0007】また、特開平3−215734号公報のア
ルコール濃度センサにおいても、燃料との熱交換は瞬時
に行われるものではなく、高温再始動時のように燃料温
度が急激に低下する時には、センサと検出用回路の温度
差によるアルコール濃度の検出誤差が生じる恐れがあ
る。その結果、燃料噴射量および点火時期等のエンジン
制御が正常に行われないという問題があった。Also, in the alcohol concentration sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-215734, heat exchange with the fuel is not carried out instantaneously, but when the fuel temperature sharply drops, such as during high temperature restart, the sensor There is a possibility that an alcohol concentration detection error may occur due to the temperature difference between the detection circuit and the detection circuit. As a result, there has been a problem that engine control such as fuel injection amount and ignition timing is not normally performed.
【0008】そこで、本発明は燃料温度の過渡期におい
ても、アルコール濃度を正確に検出することのできるア
ルコール濃度センサを提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an alcohol concentration sensor capable of accurately detecting the alcohol concentration even during the transition period of the fuel temperature.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、ガソリンとアルコールとを混合した混
合燃料中にに浸漬けされた一対の電極板で構成される検
出用コンデンサと、この検出用コンデンサに方形波パル
ス状の電力を供給するパルス電源と、このパルス電源に
よって前記一対の検出用コンデンサに蓄積された電荷を
放電する放電抵抗と、混合燃料のアルコール濃度に比例
する信号として、放電電圧が所定しきい値以上である時
間に比例した電圧を出力する出力部と、混合燃料の温度
を計測をする温度センサと、この温度センサにより検出
された混合燃料温度の低下に伴い前記所定しきい値を上
昇させるしきい値設定手段と、を備えるアルコール濃度
センサを採用するものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a detection capacitor comprising a pair of electrode plates dipped in a mixed fuel in which gasoline and alcohol are mixed, and A pulse power supply that supplies square-wave pulsed power to the detection capacitor, a discharge resistance that discharges the charge accumulated in the pair of detection capacitors by the pulse power supply, and a signal proportional to the alcohol concentration of the mixed fuel, An output section that outputs a voltage proportional to the time when the discharge voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value, a temperature sensor that measures the temperature of the mixed fuel, and the predetermined value when the mixed fuel temperature detected by the temperature sensor decreases. An alcohol concentration sensor having a threshold value setting means for increasing the threshold value is adopted.
【0010】[0010]
【作用】本発明に基づくアルコール濃度センサによれ
ば、パルス電源により検出コンデンサに蓄積された電荷
が、放電抵抗により放電される。この放電電圧が所定の
閾値以上である時間に比例した電圧を出力部で出力す
る。燃料温度低下時には、放電電圧が高電圧側にシフト
するが、閾値設定手段により所定の閾値が上昇せしめら
れるので、高温再始動時のように燃料温度が急激に低下
しても、アルコール濃度を正確に検出できる。According to the alcohol concentration sensor of the present invention, the electric charge accumulated in the detection capacitor by the pulse power supply is discharged by the discharge resistance. The output unit outputs a voltage proportional to the time when the discharge voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value. When the fuel temperature drops, the discharge voltage shifts to the high voltage side, but the threshold value setting means raises the predetermined threshold value, so that even if the fuel temperature sharply drops as in a high temperature restart, the alcohol concentration can be accurately measured. Can be detected.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明のアルコール濃度センサについ
て図面に基づき説明する。図1は本発明のアルコール濃
度センサの構造を示したものである。筺体11は中空で
あり、燃料ポンプ(図示せず)から吐出された燃料は供
給側燃料通路111を通って筺体11内に入り排出側燃
料流路112介して燃料機関(図示せず)に供給され
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The alcohol concentration sensor of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of the alcohol concentration sensor of the present invention. The housing 11 is hollow, and the fuel discharged from the fuel pump (not shown) enters the housing 11 through the supply side fuel passage 111 and is supplied to the fuel engine (not shown) through the discharge side fuel flow path 112. To be done.
【0012】筺体11の上部にはホルダ13が搭載され
ており、ホルダ13の中には電子回路を形成する基板1
31が収納されている。アルコール濃度を混合燃料の温
度変化により補償するための基板131に取付けられた
温度センサ132および温感素子133はケース134
に格納され、ホルダ13および筺体11を貫通して温度
検出知部分が混合燃料中に浸漬けするように設置されて
いる。A holder 13 is mounted on the top of the housing 11, and a substrate 1 forming an electronic circuit is provided in the holder 13.
31 is stored. The temperature sensor 132 and the temperature sensor 133 attached to the substrate 131 for compensating the alcohol concentration by the temperature change of the mixed fuel are the case 134.
Is installed in such a manner that the temperature detecting portion penetrates the holder 13 and the housing 11 and is immersed in the mixed fuel.
【0013】アルコール濃度検出用の一対の電極板11
3aおよび113bとで構成される検出用コンデンサ1
13は絶縁材料で作られたスタッド114上に同じく絶
縁材料で作られたスペーサ115を介して設置されてい
る。同様にして、燃料抵抗検出用の一対の電極板116
aおよび116bとで構成される抵抗検出用コンデンサ
116も絶縁材料で作られたスタッド117上に同じく
絶縁材料で作られたスペーサ118を介して設置されて
いる。また抵抗検出用コンデンサ116は検出用コンデ
ンサの一対の電極113と同一構造、同一形状となって
いる。A pair of electrode plates 11 for detecting alcohol concentration
Detection capacitor 1 composed of 3a and 113b
13 is installed on a stud 114 made of an insulating material via a spacer 115 also made of an insulating material. Similarly, a pair of electrode plates 116 for detecting fuel resistance
The resistance detecting capacitor 116 composed of a and 116b is also installed on the stud 117 made of an insulating material via a spacer 118 also made of an insulating material. The resistance detecting capacitor 116 has the same structure and the same shape as the pair of electrodes 113 of the detecting capacitor.
【0014】検出用コンデンサ113には一対のリード
線119および120が引き出されて、基板131に接
続されホルダ13及び筺体11を貫通する一対の端子1
35および136に接続されている。即ち検出用コンデ
ンサ113は、電極板間に存在するアルコール濃度に依
存する誘電率を測定するために使用される。同様にし
て、抵抗検出用コンデンサ116には一対のリード線1
21および122が引き出されて、基板131に接続さ
れホルダ13及び筺体11を貫通する一対の端子137
および138に接続されている。即ち抵抗検出用コンデ
ンサ116は、電極板間に存在するアルコール濃度に依
存する抵抗率を測定するために使用される。A pair of lead wires 119 and 120 are drawn out to the detection capacitor 113 and connected to the substrate 131, and a pair of terminals 1 penetrating the holder 13 and the housing 11 are connected.
35 and 136. That is, the detection capacitor 113 is used to measure the dielectric constant depending on the alcohol concentration existing between the electrode plates. Similarly, the pair of lead wires 1 is connected to the resistance detecting capacitor 116.
21 and 122 are pulled out, connected to the substrate 131, and pass through the holder 13 and the housing 11. A pair of terminals 137.
And 138. That is, the resistance detecting capacitor 116 is used to measure the resistivity depending on the alcohol concentration existing between the electrode plates.
【0015】基板131上の電子回路出力は、電気信号
としてケーブル125によって外部に取り出される。図
2は基板131上に形成されるアルコール濃度センサの
回路図であって、パルス発生部21、検出部22および
出力部23から構成されている。パルス発生部21は、
インバータ211、212、213と抵抗214および
コンデンサ215で構成されたCR発振回路で、周波数
500kHz以上の方形波パルスを検出部22に印加す
る。The electronic circuit output on the substrate 131 is taken out by a cable 125 as an electric signal to the outside. FIG. 2 is a circuit diagram of the alcohol concentration sensor formed on the substrate 131, which includes a pulse generation unit 21, a detection unit 22, and an output unit 23. The pulse generator 21 is
A CR oscillation circuit composed of the inverters 211, 212, 213, the resistor 214 and the capacitor 215 applies a square wave pulse having a frequency of 500 kHz or more to the detection unit 22.
【0016】検出部22は検出用コンデンサ113、抵
抗検出用コンデンサ116、放電抵抗221、クランプ
ダイオード222、しきい値制御ダイオード223、2
24、コンパレータ225、しきい値調整抵抗226、
227、230、コンデンサ113の寄生燃料抵抗22
8およびコンデンサ116の寄生燃料抵抗229から構
成されており、前述検出用電極間に発生する容量を電気
(電圧)信号に変換する。The detection unit 22 includes a detection capacitor 113, a resistance detection capacitor 116, a discharge resistor 221, a clamp diode 222, and a threshold control diode 223, 2.
24, comparator 225, threshold adjustment resistor 226,
227, 230, parasitic fuel resistance 22 of capacitor 113
8 and a parasitic fuel resistance 229 of the capacitor 116, which converts the capacitance generated between the detection electrodes into an electric (voltage) signal.
【0017】アルコール濃度に比例した静電容量を持つ
検出用コンデンサ113と放電抵抗221で構成される
微分回路に、前記パルス発生部21から発生される一定
周波数の方形波パルスを印加すると静電容量に応じた微
分波形が得られる。この波形は、検出用コンデンサ11
3にチャージされた電荷を放電抵抗221によって放電
された場合の放電電流を電圧に変換したものである。そ
して、これが、コンパレータ225の所定電圧に到達す
る時間が静電容量に比例することにより、静電容量を電
気信号(パルス幅)に変換する。この時、検出容量の情
報を持った電気信号は矩形波パルスであり、パルス幅が
検出容量即ちアルコール濃度を表す。ただし、コンパレ
ータ225のしきい値は寄生燃料抵抗229の大きさに
よる可変となっており、電源電圧と接地GND間の電圧
を寄生燃料抵抗229ときい値制御ダイオード223、
224および調整抵抗230で分圧された電圧を基準電
圧として、さらに抵抗226および227で分圧した値
となる。When a square wave pulse having a constant frequency generated from the pulse generator 21 is applied to a differentiating circuit composed of a detecting capacitor 113 having a capacitance proportional to the alcohol concentration and a discharge resistor 221, the capacitance is increased. A differential waveform corresponding to is obtained. This waveform shows the detection capacitor 11
3 is a voltage obtained by converting the discharge current when the charge charged in No. 3 is discharged by the discharge resistor 221. Then, since the time required for the comparator 225 to reach the predetermined voltage is proportional to the electrostatic capacitance, the electrostatic capacitance is converted into an electric signal (pulse width). At this time, the electric signal having the information of the detection capacity is a rectangular wave pulse, and the pulse width represents the detection capacity, that is, the alcohol concentration. However, the threshold value of the comparator 225 is variable depending on the size of the parasitic fuel resistance 229, and the voltage between the power supply voltage and the ground GND is controlled by the parasitic fuel resistance 229 and the threshold value control diode 223.
The value obtained by dividing the voltage by the resistors 226 and 227 with the voltage divided by the resistor 224 and the adjusting resistor 230 as the reference voltage.
【0018】こうして得られたパルス信号を、出力部2
3によりアナログ電圧に変換し出力する。変換回路は、
抵抗231と容量232で構成され、信号周波数に対し
て十分大きな時定数を持つ積分回路および、FET23
3および抵抗234、235で構成されるインピーダン
ス変換回路で構成される。次に高温再始動時に代表され
る様な、燃料温度が過渡的に変化する時のアルコール濃
度出力について図3を用いて説明する。The output unit 2 outputs the pulse signal thus obtained.
It is converted into an analog voltage by 3 and output. The conversion circuit is
The FET 23 and the integrating circuit which is composed of the resistor 231 and the capacitor 232 and has a sufficiently large time constant with respect to the signal frequency.
3 and resistors 234 and 235. Next, the alcohol concentration output when the fuel temperature transiently changes, as represented by high temperature restart, will be described with reference to FIG.
【0019】パルス発振部21により検出用コンデンサ
113に電圧Vcc、信号幅τの方形波を印加すると、
コンデンサ113は瞬時に充電されA点の電位はVcc
(Hレベル)となる。しかし、放電抵抗221を通して
電流が流れ、コンデンサの電荷が放電され、A点の電位
は徐々に下降する。この電圧の下降割合は、検出用コン
デンサ113と放電抵抗221の積(CR時定数)で決
まり、放電抵抗は固定であるため、結果、容量に比例し
た微分波形となる。そして、時間τ後、電圧がLレベル
となると、A点の電位は反転した時点の電圧をV1とす
ると、V1−Vccとなり、その後、このマイナスの電
圧(電荷)はクランプダイオード222により短時間に
(ほとんど瞬時に)放電され、GNDレベルに戻る。た
だし、クランプダイオード222によるクラップは厳密
にはGNDレベルまで放電されず、次式1に示される様
に順方向電圧Vfの大きさに落ち着く。When the pulse oscillator 21 applies a square wave having a voltage Vcc and a signal width τ to the detecting capacitor 113,
The capacitor 113 is instantly charged and the potential at the point A is Vcc.
(H level). However, a current flows through the discharge resistor 221, the charge of the capacitor is discharged, and the potential at the point A gradually drops. The rate of decrease of this voltage is determined by the product of the detection capacitor 113 and the discharge resistance 221 (CR time constant), and the discharge resistance is fixed, resulting in a differential waveform proportional to the capacity. Then, after the time τ, when the voltage becomes the L level, the potential at the point A becomes V1−Vcc, where V1 is the voltage at the time when the potential is inverted, and thereafter, this negative voltage (charge) is reduced by the clamp diode 222 in a short time. It is discharged (almost instantly) and returns to the GND level. Strictly speaking, however, the clap by the clamp diode 222 is not discharged to the GND level and settles down to the magnitude of the forward voltage Vf as shown in the following expression 1.
【0020】[0020]
【数1】 ただし、m:定数、k:ボルツマン定数、T:絶対温
度、q0:電子の電荷、Is:逆方向飽和電流、Id:
順方向電流である。[Equation 1] However, m: constant, k: Boltzmann constant, T: absolute temperature, q0: electron charge, Is: reverse saturation current, Id:
Forward current.
【0021】この順方向電圧Vfは順方向電流Idの大
きさで決まり、この順方向電流Idは検出用コンデンサ
113の寄生燃料抵抗228の大きさに依存する。ま
た、寄生燃料抵抗228は図4に示す様に燃料温度に比
例した大きさを持つ。従って、燃料温度が急激にT1
(高温)→T2(低温)に変化すると、寄生燃料抵抗値
はR1→R2へと大きく変化するため、順方向電流が
(V1−Vcc)/R1→(V1−Vcc)/R2と変
わり、クランプダイオード222による順方向電圧がV
f1→Vf2へとΔVf分小さくなる。This forward voltage Vf is determined by the magnitude of the forward current Id, and this forward current Id depends on the magnitude of the parasitic fuel resistance 228 of the detection capacitor 113. Further, the parasitic fuel resistance 228 has a size proportional to the fuel temperature as shown in FIG. Therefore, the fuel temperature suddenly rises to T1.
When the temperature changes from (high temperature) to T2 (low temperature), the parasitic fuel resistance value greatly changes from R1 to R2, and the forward current changes from (V1-Vcc) / R1 to (V1-Vcc) / R2, and the clamp The forward voltage due to the diode 222 is V
It becomes smaller by ΔVf from f1 to Vf2.
【0022】この結果、A点に於ける微分波形はVf1
−Vf2分だけ正方向にシフトされ、コンパレータ22
5のしきい値Vth1を基準としてバルス幅を求めるΔ
tの出力誤差が生じる。従って、この出力誤差を補正す
るために、検出用コンデンサ113と同一構造、同一形
状の抵抗検出用コンデンサを筺体11内に設け、このコ
ンデンサに寄生する燃料抵抗229を利用して、微分波
形がシフトした分しきい値をシフトさせる。As a result, the differential waveform at the point A is Vf1.
-Vf2 is shifted in the positive direction, and the comparator 22
Calculate the pulse width with reference to the threshold value Vth1 of 5 Δ
An output error of t occurs. Therefore, in order to correct this output error, a resistance detection capacitor having the same structure and shape as the detection capacitor 113 is provided in the housing 11, and the differential waveform is shifted using the fuel resistance 229 parasitic on this capacitor. The threshold value is shifted by the amount.
【0023】図5に前述の抵抗検出用コンデンサ11
6、寄生燃料抵抗229、しきい値制御ダイオード22
3、224、調整抵抗226、227およびコンパレー
タ225で構成される可変しきい値回路を示す。コンバ
レータ225のしきい値は、B点とGND間の電圧を調
整抵抗226および227による分圧値となり、B点の
電圧は、電源電圧VccとGND間の電圧を寄生燃料抵
抗229としきい値制御ダイオード223、224およ
び調整抵抗230による分圧値となる。FIG. 5 shows the resistance detecting capacitor 11 described above.
6, parasitic fuel resistance 229, threshold control diode 22
3 shows a variable threshold circuit composed of 3, 224, adjustment resistors 226, 227 and a comparator 225. The threshold value of the converter 225 becomes a voltage division value of the voltage between the point B and GND by the adjusting resistors 226 and 227, and the voltage of the point B changes the voltage between the power supply voltage Vcc and GND to the parasitic fuel resistance 229 and the threshold control. The voltage divided by the diodes 223 and 224 and the adjustment resistor 230 is obtained.
【0024】抵抗検出用コンデンサ116は検出用コン
デンサ113と同一構造であり、筺体11中の燃料内に
浸漬けされているので、寄生燃料抵抗229の大きさは
寄生燃料抵抗228と同一になるため順方向電流は等し
くなり(id1=id2)、しきい値調整ダイオード2
23、224にはクランプダイオード222と同一の順
方向電圧効果が生じる。これにより、B点の電位は2*
ΔVfだけ大きくなるため、調整抵抗226および22
7を同一にすることでコンバレータ225のしきい値を
ΔVf分正方向にシフトできる。Since the resistance detecting capacitor 116 has the same structure as the detecting capacitor 113 and is immersed in the fuel in the housing 11, the size of the parasitic fuel resistance 229 is the same as that of the parasitic fuel resistance 228. The forward current becomes equal (id1 = id2), and the threshold adjustment diode 2
23 and 224 have the same forward voltage effect as the clamp diode 222. As a result, the potential at point B is 2 *
Since it is increased by ΔVf, the adjustment resistors 226 and 22 are
By setting 7 to be the same, the threshold value of the converter 225 can be shifted in the positive direction by ΔVf.
【0025】従って、本発明の可変しきい値コンパレー
タ225を用いることで、燃料温度(燃料抵抗)が急激
に変化しても、その燃料抵抗の大きさによりシフトした
微分波形を連動してしきい値を変化させることで補正で
きる。また、温度センサ132、クランプダイオード2
22及びしきい値調整ダイオード223、224がケー
ス34に格納され、温度検知部分が燃料中に浸漬けされ
ているため、温感素子への温度応答性は問題にならな
い。Therefore, by using the variable threshold value comparator 225 of the present invention, even if the fuel temperature (fuel resistance) changes abruptly, the differential waveform shifted by the magnitude of the fuel resistance is interlocked. It can be corrected by changing the value. In addition, the temperature sensor 132 and the clamp diode 2
22 and the threshold value adjusting diodes 223 and 224 are housed in the case 34, and the temperature detecting portion is immersed in the fuel, so that the temperature responsiveness to the temperature sensing element does not matter.
【0026】また、温感(測温)素子への温度応答性を
向上される方法として図6に示す様な構造としても良
い。図中の10は、センサのケースであり、中を混合燃
料が通過する。円筒電極20は、電極を固定及び絶縁す
るため絶縁樹脂で作られ電極ステイ30に外側電極21
と内側電極22が装着され、構成される。この外側電極
及び21には軸に直交して穴が設けてあり、これによっ
て、混合燃料を電極間に導く。そして、この円筒電極2
0は、ケース10の通路に、絶縁樹脂31を介して装着
される。一方、このケース10の固定されたホルダ40
により、容量変換機能及び容量温度依存性補正機能を有
するアルコール検出回路を配した回路基板50が装着さ
れている。そして、回路基板50を含めた構成部品を保
護するためのカバー60がつけられる。(尚、カバー6
0とケース10は静電シールドの機能を兼ねている。)
ここで、内側電極22について熱的にみてみると、外側
電極21或いはケース10との、電気絶縁及び電極間の
電気絶縁のための絶縁樹脂30、31に囲まれている。
この樹脂材は、電気的な絶縁材であると共に、熱的にも
良好な絶縁であり、ケース10即ちセンサ取付け環境、
或いは回路基板50とは熱的に絶縁状態となる。する
と、内側電極22の温度は、燃料温度とほぼ同じ温度に
できる。従って、測温素子70を内側電極22に取付け
て電極の温度を測定することで、燃料温度を容易に計測
することが出来る。よって、温感素子への温度応答性は
問題にならない。A structure as shown in FIG. 6 may be used as a method for improving the temperature responsiveness to the warm (sensing) element. Reference numeral 10 in the drawing is a case of the sensor, through which the mixed fuel passes. The cylindrical electrode 20 is made of an insulating resin to fix and insulate the electrode.
The inner electrode 22 is attached and configured. The outer electrodes and 21 are provided with holes orthogonal to the axis, which guide the mixed fuel between the electrodes. And this cylindrical electrode 2
0 is mounted in the passage of the case 10 via the insulating resin 31. On the other hand, the holder 40 to which the case 10 is fixed
Accordingly, the circuit board 50 on which the alcohol detection circuit having the capacity conversion function and the capacity temperature dependency correction function is arranged is mounted. Then, a cover 60 for protecting the components including the circuit board 50 is attached. (Note that the cover 6
0 and the case 10 also have the function of an electrostatic shield. )
Here, when the inner electrode 22 is thermally viewed, it is surrounded by insulating resins 30 and 31 for electrical insulation between the outer electrode 21 and the case 10 and electrical insulation between the electrodes.
This resin material is an electrically insulating material and also has good thermal insulation.
Alternatively, it is thermally insulated from the circuit board 50. Then, the temperature of the inner electrode 22 can be made substantially the same as the fuel temperature. Therefore, the fuel temperature can be easily measured by attaching the temperature measuring element 70 to the inner electrode 22 and measuring the temperature of the electrode. Therefore, the temperature responsiveness to the temperature sensitive element does not matter.
【0027】以上の構成により温感素子の燃料温度応答
性が向上し、高温再始動の様な燃料温度が急激に変化す
る場合に於ても、センサの回路温度時性が瞬時に燃料温
度に一致した特性になることで、センサ出力は耐えず定
常状態(燃料温度と回路温度が等しい)になり、マップ
による正確な燃料温度補正が可能になる。With the above structure, the fuel temperature response of the temperature sensing element is improved, and even when the fuel temperature changes abruptly, such as when restarting at high temperature, the sensor circuit temperature time instantly changes to the fuel temperature. With the matched characteristics, the sensor output is intolerant and enters a steady state (the fuel temperature and the circuit temperature are equal), and accurate fuel temperature correction by the map becomes possible.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上の説明で明らかな様に、本発明のア
ルコール濃度センサによれば、高温再始動時のように燃
料温度が急激変化してもアルコール濃度を正確検出する
ことができる。As is apparent from the above description, according to the alcohol concentration sensor of the present invention, the alcohol concentration can be accurately detected even when the fuel temperature changes abruptly such as when restarting at high temperature.
【図1】本発明のアルコール濃度センサの実施例を示す
構造図である。FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of an alcohol concentration sensor of the present invention.
【図2】本発明のアルコール濃度センサの実施例を示す
回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of an alcohol concentration sensor of the present invention.
【図3】本発明のアルコール濃度センサの実施例の回路
動作を示す信号波形図である。FIG. 3 is a signal waveform diagram showing the circuit operation of the embodiment of the alcohol concentration sensor of the present invention.
【図4】本発明のアルコール濃度センサに於ける、燃料
温度−抵抗値特性を示す図ある。FIG. 4 is a diagram showing a fuel temperature-resistance value characteristic in the alcohol concentration sensor of the present invention.
【図5】本発明のアルコール濃度センサの実施例を示す
検出部回路図である。FIG. 5 is a detection unit circuit diagram showing an embodiment of an alcohol concentration sensor of the present invention.
【図6】本発明のアルコール濃度センサの他の実施例を
示す温感(測温)部の構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a temperature sensing (temperature measuring) section showing another embodiment of the alcohol concentration sensor of the present invention.
11 筺体 113 検出用コンデンサ 116 抵抗検出用コンデンサ 131 基板 132 温度センサ 21 パルス発振部(パルス電源) 22 検出部 221 放電抵抗 222 クランプダイオード 223、224 しきい値制御ダイオード 225 コンパレータ(しきい値設定手段) 23 出力部 11 Housing 113 Detection Capacitor 116 Resistance Detection Capacitor 131 Substrate 132 Temperature Sensor 21 Pulse Oscillator (Pulse Power Supply) 22 Detector 221 Discharge Resistor 222 Clamp Diode 223, 224 Threshold Control Diode 225 Comparator (Threshold Setting Unit) 23 Output section
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成5年8月6日[Submission date] August 6, 1993
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 アルコール濃度センサTitle of the invention Alcohol concentration sensor
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアルコール濃度センサに
係わり、特にガソリンとアルコールの混合燃料中のアル
コール濃度を測定するアルコール濃度センサに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alcohol concentration sensor, and more particularly to an alcohol concentration sensor for measuring the alcohol concentration in a mixed fuel of gasoline and alcohol.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、自動車用内燃機関の低公害化を図
り、ガソリン消費量を節約するためにメタノール車の開
発が活発化している。特にガソリンとアルコールとを任
意の割合で混合した混合燃料(以下、単に混合燃料と記
す。)を使用することの可能なFFV(Flexibl
e Fuel Vehicle)は燃料の自由度が高い
ため、実用化のための開発が進んでいる。2. Description of the Related Art In recent years, methanol vehicles have been actively developed in order to reduce pollution of internal combustion engines for automobiles and save gasoline consumption. Especially gasoline and mixed mixed fuel and alcohol in any proportion (hereinafter, simply referred to as mixed fuels.) The possibility of using a F FV (F lexibl
e F uel V ehicle) has a high degree of freedom of the fuel, it has been developed for practical use.
【0003】しかし混合燃料はアルコールの濃度によっ
て最適な空燃比が異なるため、混合燃料内のアルコール
濃度をアルコール濃度センサによって計測して燃料噴射
量および点火時期を制御することが必要となる。アルコ
ール濃度センサとしては光学式と静電容量式の2種類が
提案されているが、構造が簡単であることから静電容量
式が主流となっている。However, since the optimum air-fuel ratio of the mixed fuel differs depending on the alcohol concentration, it is necessary to control the fuel injection amount and ignition timing by measuring the alcohol concentration in the mixed fuel with an alcohol concentration sensor. Two types of alcohol concentration sensors, optical type and capacitance type, have been proposed, but the capacitance type is predominant because of its simple structure.
【0004】即ち静電容量式のアルコール濃度センサ
は、混合燃料のアルコール濃度に応じて混合燃料の誘電
率が相違することを利用し、電極板間に混合燃料を通過
させて、電極間の静電容量を測定することにより混合燃
料中のアルコール濃度を測定する。ところで、混合燃料
の誘電率は、温度依存性をもっているため、アルコール
濃度(混合比)のみならず、燃料温度によっても変化す
る。これは、メタノールの誘電率が温度依存性を有する
ことに起因する。従って、温度センサにより燃料の温度
を計測し、燃料温度に応じて補正を行うことで正確なア
ルコール濃度を求めている。補正はマップデータを基に
行い、マップはセンサ全体の温度と燃料温度が等しい定
常状態での電圧値を補完している。そのため、容量検出
の電極に加え、アルコール濃度センサ内に温度センサを
設け燃料温度を計測している。That is, the electrostatic capacitance type alcohol concentration sensor utilizes the fact that the permittivity of the mixed fuel differs depending on the alcohol concentration of the mixed fuel, so that the mixed fuel is passed between the electrode plates and the static electricity between the electrodes is maintained. The alcohol concentration in the mixed fuel is measured by measuring the electric capacity. By the way, since the permittivity of the mixed fuel has temperature dependency, it changes not only with the alcohol concentration (mixing ratio) but also with the fuel temperature. This is because the dielectric constant of methanol has temperature dependence. Therefore, the temperature of the fuel is measured by the temperature sensor, and the correct alcohol concentration is obtained by correcting the temperature according to the fuel temperature. The correction is performed based on the map data, and the map complements the voltage value in the steady state where the temperature of the entire sensor and the fuel temperature are equal. Therefore, a temperature sensor is provided in the alcohol concentration sensor in addition to the capacity detecting electrode to measure the fuel temperature.
【0005】また、特開平3−215734号公報に
は、アルコール濃度を検出するセンサと検出用回路部の
温度差によるアルコール濃度検出誤差を防ぐために、検
出用回路部を燃料と熱交換してセンサと検出用回路部の
温度差をなくすアルコール濃度センサが開示されてい
る。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-215734, in order to prevent an alcohol concentration detection error due to a temperature difference between the sensor for detecting alcohol concentration and the detection circuit portion, the detection circuit portion is heat-exchanged with the fuel to detect the sensor. And an alcohol concentration sensor which eliminates the temperature difference between the detection circuit section and the detection circuit section.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温再
始動時に代表されるような燃料温度が過渡的に変化する
場合には、正常な温度補正が行われず、センサの回路温
度特性がマップ補正に大きな影響を与える。何故なら
ば、センサの回路温度は燃料温度を発熱体として変化し
ており、回路温度が燃料温度と等しくなるには時間を要
するからである。従って、回路温度と燃料温度が等しい
定常状態に於ては問題は無いが、過渡状態に於いては回
路温度と燃料温度との間にずれが生じ補正マップから外
れる。言い換えれば、センサ定常値をマップ補完する場
合に於て回路温度特性は問題にならないが、センサの過
渡状態においては回路温度特性の影響が顕著に現れてく
る。However, when the fuel temperature, which is represented by a high temperature restart, changes transiently, normal temperature correction is not performed and the circuit temperature characteristic of the sensor is large for map correction. Influence. This is because the circuit temperature of the sensor changes with the fuel temperature as a heating element, and it takes time for the circuit temperature to become equal to the fuel temperature. Therefore, there is no problem in the steady state in which the circuit temperature and the fuel temperature are equal, but in the transient state, there is a deviation between the circuit temperature and the fuel temperature, which deviates from the correction map. In other words, the circuit temperature characteristic does not become a problem when the sensor steady value is complemented by the map, but the influence of the circuit temperature characteristic becomes remarkable in the transient state of the sensor.
【0007】また、特開平3−215734号公報のア
ルコール濃度センサにおいても、燃料との熱交換は瞬時
に行われるものではなく、高温再始動時のように燃料温
度が急激に低下する時には、センサと検出用回路の温度
差によるアルコール濃度の検出誤差が生じる恐れがあ
る。その結果、燃料噴射量および点火時期等のエンジン
制御が正常に行われないという問題があった。Also, in the alcohol concentration sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-215734, heat exchange with the fuel is not carried out instantaneously, but when the fuel temperature sharply drops, such as during high temperature restart, the sensor There is a possibility that an alcohol concentration detection error may occur due to the temperature difference between the detection circuit and the detection circuit. As a result, there has been a problem that engine control such as fuel injection amount and ignition timing is not normally performed.
【0008】そこで、本発明は燃料温度の過渡期におい
ても、アルコール濃度を正確に検出することのできるア
ルコール濃度センサを提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an alcohol concentration sensor capable of accurately detecting the alcohol concentration even during the transition period of the fuel temperature.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、ガソリンとアルコールとを混合した混
合燃料中に浸漬けされた一対の電極板で構成される検出
用コンデンサと、この検出用コンデンサに方形波パルス
状の電力を供給するパルス電源と、このパルス電源によ
って前記一対の検出用コンデンサに蓄積された電荷を放
電する放電抵抗と、混合燃料のアルコール濃度に比例す
る信号として、放電電圧が所定しきい値以上である時間
に比例した電圧を出力する出力部と、前記混合燃料の温
度の低下に伴い前記所定しきい値を上昇させるしきい値
設定手段と、を備えるアルコール濃度センサを採用する
ものである。In order to achieve the above object, according to the present invention, a detection capacitor composed of a pair of electrode plates immersed in a mixed fuel in which gasoline and alcohol are mixed, and this detection capacitor. Power supply for supplying square wave pulsed power to the capacitor for discharge, discharge resistance for discharging the electric charge accumulated in the pair of detection capacitors by the pulse power supply, and discharge as a signal proportional to the alcohol concentration of the mixed fuel. and threshold setting means for voltage raises the predetermined threshold value with an output unit for outputting a voltage proportional to the which time more than a predetermined threshold value, the decrease in temperature <br/> degree of the mixed fuel, An alcohol concentration sensor equipped with is used.
【0010】[0010]
【作用】本発明に基づくアルコール濃度センサによれ
ば、パルス電源により検出コンデンサに蓄積された電荷
が、放電抵抗により放電される。この放電電圧が所定の
閾値以上である時間に比例した電圧を出力部で出力す
る。燃料温度の低下時には、放電電圧が高電圧側にシフ
トするが、閾値設定手段により所定の閾値が上昇せしめ
られる。 According to the alcohol concentration sensor of the present invention, the electric charge accumulated in the detection capacitor by the pulse power supply is discharged by the discharge resistance. The output unit outputs a voltage proportional to the time when the discharge voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value. During reduction of the fuel temperature, the discharge voltage will be shifted to the high voltage side, the predetermined threshold is raised by the threshold value setting means.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明のアルコール濃度センサの第1
実施例について図面に基づき説明する。図1は本発明の
アルコール濃度センサの構造を示したものである。筺体
11は中空であり、燃料ポンプ(図示せず)から吐出さ
れた燃料は供給側燃料通路111を通って筺体11内に
入り排出側燃料流路112を介して燃料機関(図示せ
ず)に供給される。EXAMPLES Hereinafter, a first example of the alcohol concentration sensor of the present invention will be described .
Examples will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of the alcohol concentration sensor of the present invention. Housing 11 is hollow, to a fuel pump (not shown) from the discharged fuel fuel engine via the discharge-side fuel passage 112 enters the housing 11 through the supply-side fuel passage 111 (not shown) Supplied.
【0012】筺体11の上部にはホルダ13が搭載され
ており、ホルダ13の中には電子回路を形成する基板1
31が収納されている。アルコール濃度を混合燃料の温
度変化により補償するための基板131に取付けられた
温度センサ132および温感素子133はケース134
に格納され、ホルダ13および筺体11を貫通して温度
検出知部分が混合燃料中に浸漬けするように設置されて
いる。A holder 13 is mounted on the top of the housing 11, and a substrate 1 forming an electronic circuit is provided in the holder 13.
31 is stored. The temperature sensor 132 and the temperature sensor 133 attached to the substrate 131 for compensating the alcohol concentration by the temperature change of the mixed fuel are the case 134.
Is installed in such a manner that the temperature detecting portion penetrates the holder 13 and the housing 11 and is immersed in the mixed fuel.
【0013】アルコール濃度検出用の一対の電極板11
3aおよび113bとで構成される検出用コンデンサ1
13は絶縁材料で作られたスタッド114上に同じく絶
縁材料で作られたスペーサ115を介して設置されてい
る。同様にして、燃料抵抗検出用の一対の電極板116
aおよび116bとで構成される抵抗検出用コンデンサ
116も絶縁材料で作られたスタッド117上に同じく
絶縁材料で作られたスペーサ118を介して設置されて
いる。また抵抗検出用コンデンサ116は検出用コンデ
ンサの一対の電極113と同一構造、同一形状となって
いる。A pair of electrode plates 11 for detecting alcohol concentration
Detection capacitor 1 composed of 3a and 113b
13 is installed on a stud 114 made of an insulating material via a spacer 115 also made of an insulating material. Similarly, a pair of electrode plates 116 for detecting fuel resistance
The resistance detecting capacitor 116 composed of a and 116b is also installed on the stud 117 made of an insulating material via a spacer 118 also made of an insulating material. The resistance detecting capacitor 116 has the same structure and the same shape as the pair of electrodes 113 of the detecting capacitor.
【0014】検出用コンデンサ113には一対のリード
線119および120が引き出されて、基板131に接
続されホルダ13及び筺体11を貫通する一対の端子1
35および136に接続されている。即ち検出用コンデ
ンサ113は、電極板間に存在するアルコール濃度に依
存する誘電率を測定するために使用される。同様にし
て、抵抗検出用コンデンサ116には一対のリード線1
21および122が引き出されて、基板131に接続さ
れホルダ13及び筺体11を貫通する一対の端子137
および138に接続されている。即ち抵抗検出用コンデ
ンサ116は、電極板間に存在するアルコール濃度に依
存する抵抗率を測定するために使用される。A pair of lead wires 119 and 120 are drawn out to the detection capacitor 113 and connected to the substrate 131, and a pair of terminals 1 penetrating the holder 13 and the housing 11 are connected.
35 and 136. That is, the detection capacitor 113 is used to measure the dielectric constant depending on the alcohol concentration existing between the electrode plates. Similarly, the pair of lead wires 1 is connected to the resistance detecting capacitor 116.
21 and 122 are pulled out, connected to the substrate 131, and pass through the holder 13 and the housing 11. A pair of terminals 137.
And 138. That is, the resistance detecting capacitor 116 is used to measure the resistivity depending on the alcohol concentration existing between the electrode plates.
【0015】基板131上の電子回路出力は、電気信号
としてケーブル125によって外部に取り出される。図
2は基板131上に形成されるアルコール濃度センサの
回路図であって、パルス発振部21、検出部22および
出力部23から構成されている。パルス発振部21は、
インバータ211、212、213と抵抗214および
コンデンサ215で構成されたCR発振回路で、周波数
500kHz以上の方形波パルスを検出部22に印加す
る。The electronic circuit output on the substrate 131 is taken out by a cable 125 as an electric signal to the outside. Figure 2 is a circuit diagram of the alcohol concentration sensor which is formed on the substrate 131, the pulse oscillation section 21, and a detecting unit 22 and the output unit 23. Pulse oscillation unit 21,
A CR oscillation circuit composed of the inverters 211, 212, 213, the resistor 214 and the capacitor 215 applies a square wave pulse having a frequency of 500 kHz or more to the detection unit 22.
【0016】検出部22は検出用コンデンサ113、抵
抗検出用コンデンサ116、放電抵抗221、クランプ
ダイオード222、しきい値制御ダイオード223、2
24、コンパレータ225、しきい値調整抵抗226、
227、230、コンデンサ113の寄生燃料抵抗22
8、コンデンサ116の寄生燃料抵抗229、及び電源
236から構成されており、前述検出用電極間に発生す
る容量を電気(電圧)信号に変換する。The detection unit 22 includes a detection capacitor 113, a resistance detection capacitor 116, a discharge resistor 221, a clamp diode 222, and a threshold control diode 223, 2.
24, comparator 225, threshold adjustment resistor 226,
227, 230, parasitic fuel resistance 22 of capacitor 113
8 , parasitic fuel resistance 229 of capacitor 116 , and power supply
236, and converts the capacitance generated between the detection electrodes into an electric (voltage) signal.
【0017】アルコール濃度に比例した静電容量を持つ
検出用コンデンサ113と放電抵抗221で構成される
微分回路に、前記パルス発振部21から発生される一定
周波数の方形波パルスを印加すると静電容量に応じた微
分波形が得られる。この波形は、検出用コンデンサ11
3にチャージされた電荷を放電抵抗221によって放電
された場合の放電電流を電圧に変換したものである。そ
して、これが、コンパレータ225の所定電圧に到達す
る時間が静電容量に比例することにより、静電容量を電
気信号(パルス幅)に変換する。この時、検出容量の情
報を持った電気信号は矩形波パルスであり、パルス幅が
検出容量即ちアルコール濃度を表す。ただし、コンパレ
ータ225のしきい値は寄生燃料抵抗229の大きさに
より可変となっており、電源電圧と接地GND間の電圧
を寄生燃料抵抗229としきい値制御ダイオード22
3、224および調整抵抗230で分圧された電圧を基
準電圧として、さらに抵抗226および227で分圧し
た値となる。When a square wave pulse having a constant frequency generated from the pulse oscillating section 21 is applied to a differentiating circuit composed of a detecting capacitor 113 having a capacitance proportional to the alcohol concentration and a discharge resistor 221, the capacitance is increased. A differential waveform corresponding to is obtained. This waveform shows the detection capacitor 11
3 is a voltage obtained by converting the discharge current when the charge charged in No. 3 is discharged by the discharge resistor 221. Then, since the time required for the comparator 225 to reach the predetermined voltage is proportional to the electrostatic capacitance, the electrostatic capacitance is converted into an electric signal (pulse width). At this time, the electric signal having the information of the detection capacity is a rectangular wave pulse, and the pulse width represents the detection capacity, that is, the alcohol concentration. However, the threshold of the comparator 225 is a by <br/> the magnitude Ri variable parasitic fuel resistance 229, the power supply voltage and the voltage between the ground GND and parasitic fuel resistance 229 Threshold control diode 22
The voltage divided by the resistors 3 and 224 and the adjusting resistor 230 is used as a reference voltage and further divided by the resistors 226 and 227.
【0018】こうして得られたパルス信号を、出力部2
3によりアナログ電圧に変換し出力する。変換回路は、
抵抗231と容量232で構成され、信号周波数に対し
て十分大きな時定数を持つ積分回路および、FET23
3および抵抗234、235で構成されるインピーダン
ス変換回路で構成される。次に高温再始動時に代表され
る様な、燃料温度が過渡的に変化する時のアルコール濃
度出力について図3を用いて説明する。The output unit 2 outputs the pulse signal thus obtained.
It is converted into an analog voltage by 3 and output. The conversion circuit is
The FET 23 and the integrating circuit which is composed of the resistor 231 and the capacitor 232 and has a sufficiently large time constant with respect to the signal frequency.
3 and resistors 234 and 235. Next, the alcohol concentration output when the fuel temperature transiently changes, as represented by high temperature restart, will be described with reference to FIG.
【0019】パルス発振部21により検出用コンデンサ
113に電圧Vcc、信号幅τの方形波を印加すると、
コンデンサ113は瞬時に充電されA点の電位はVcc
(Hレベル)となる。しかし、放電抵抗221を通して
電流が流れ、コンデンサの電荷が放電され、A点の電位
は徐々に下降する。この電圧の下降割合は、検出用コン
デンサ113と放電抵抗221の積(CR時定数)で決
まり、放電抵抗は固定であるため、結果、容量に比例し
た微分波形となる。そして、時間τ後、電圧がLレベル
となると、A点の電位は反転した時点の電圧をV1とす
ると、V1−Vccとなり、その後、このマイナスの電
圧(電荷)はクランプダイオード222により短時間に
(ほとんど瞬時に)放電され、GNDレベルに戻る。た
だし、クランプダイオード222によるクランプは厳密
にはGNDレベルまで放電されず、次式に示される様に
順方向電圧Vfの大きさに落ち着く。When the pulse oscillator 21 applies a square wave having a voltage Vcc and a signal width τ to the detecting capacitor 113,
The capacitor 113 is instantly charged and the potential at the point A is Vcc.
(H level). However, a current flows through the discharge resistor 221, the charge of the capacitor is discharged, and the potential at the point A gradually drops. The rate of decrease of this voltage is determined by the product of the detection capacitor 113 and the discharge resistance 221 (CR time constant), and the discharge resistance is fixed, resulting in a differential waveform proportional to the capacity. Then, after the time τ, when the voltage becomes the L level, the potential at the point A becomes V1−Vcc, where V1 is the voltage at the time when the potential is inverted, and thereafter, this negative voltage (charge) is reduced by the clamp diode 222 in a short time. It is discharged (almost instantly) and returns to the GND level. However, clan flop by the clamp diode 222 is strictly not discharged to GND level settles to the magnitude of the forward voltage Vf as shown in the following equation.
【0020】[0020]
【数1】 ただし、m:定数、k:ボルツマン定数、T:絶対温
度、q0:電子の電荷、Is:逆方向飽和電流、Id:
順方向電流である。[Equation 1] However, m: constant, k: Boltzmann constant, T: absolute temperature, q0: electron charge, Is: reverse saturation current, Id:
Forward current.
【0021】この順方向電圧Vfは順方向電流Idの大
きさで決まり、この順方向電流Idは検出用コンデンサ
113の寄生燃料抵抗228の大きさに依存する。ま
た、寄生燃料抵抗228は図4に示す様に燃料温度に比
例した大きさを持つ。従って、燃料温度が急激にT1
(高温)→T2(低温)に変化すると、寄生燃料抵抗値
はR1→R2へと大きく変化するため、順方向電流が
(V1−Vcc)/R1→(V1−Vcc)/R2と変
わり、クランプダイオード222による順方向電圧がV
f1→Vf2へとΔVf分小さくなる。なお、図4中の
M0は混合燃料中のアルコール濃度が0%であることを
意味し、M100はアルコール濃度が100%であるこ
とを意味する。 This forward voltage Vf is determined by the magnitude of the forward current Id, and this forward current Id depends on the magnitude of the parasitic fuel resistance 228 of the detection capacitor 113. Further, the parasitic fuel resistance 228 has a size proportional to the fuel temperature as shown in FIG. Therefore, the fuel temperature suddenly rises to T1.
When the temperature changes from (high temperature) to T2 (low temperature), the parasitic fuel resistance value greatly changes from R1 to R2, and the forward current changes from (V1-Vcc) / R1 to (V1-Vcc) / R2, and the clamp The forward voltage due to the diode 222 is V
It becomes smaller by ΔVf from f1 to Vf2. In addition, in FIG.
M0 means that the alcohol concentration in the mixed fuel is 0%
Meaning, M100 means that the alcohol concentration is 100%.
Means and.
【0022】この結果、A点に於ける微分波形はVf1
−Vf2分だけ正方向にシフトされ、コンパレータ22
5のしきい値Vth1を基準としてバルス幅を求めるΔ
tの出力誤差が生じる。従って、この出力誤差を補正す
るために、検出用コンデンサ113と同一構造、同一形
状の抵抗検出用コンデンサ116を筺体11内に設け、
このコンデンサに寄生する燃料抵抗229を利用して、
微分波形がシフトした分しきい値をシフトさせる。As a result, the differential waveform at the point A is Vf1.
-Vf2 is shifted in the positive direction, and the comparator 22
Calculate the pulse width with reference to the threshold value Vth1 of 5 Δ
An output error of t occurs. Therefore, in order to correct this output error, a resistance detection capacitor 116 having the same structure and shape as the detection capacitor 113 is provided in the housing 11,
Utilizing the fuel resistance 229 parasitic on this capacitor,
The threshold value is shifted by the amount by which the differential waveform is shifted.
【0023】図5に前述の抵抗検出用コンデンサ11
6、寄生燃料抵抗229、しきい値制御ダイオード22
3、224、調整抵抗226、227およびコンパレー
タ225で構成される可変しきい値回路を示す。コンバ
レータ225のしきい値は、B点とGND間の電圧の調
整抵抗226および227による分圧値となり、B点の
電圧は、電源電圧VccとGND間の電圧の寄生燃料抵
抗229としきい値制御ダイオード223、224およ
び調整抵抗230による分圧値となる。FIG. 5 shows the resistance detecting capacitor 11 described above.
6, parasitic fuel resistance 229, threshold control diode 22
3 shows a variable threshold circuit composed of 3, 224, adjustment resistors 226, 227 and a comparator 225. The threshold value of the converter 225 is a voltage divided value by the voltage adjusting resistors 226 and 227 between the point B and GND, and the voltage at the point B is the parasitic fuel resistance of the voltage between the power source voltage Vcc and GND. 229, the threshold control diodes 223 and 224, and the adjustment resistor 230 provide a divided voltage value.
【0024】抵抗検出用コンデンサ116は検出用コン
デンサ113と同一構造であり、筺体11中の燃料内に
浸漬けされているので、寄生燃料抵抗229の大きさは
寄生燃料抵抗228と同一になるため順方向電流は等し
くなり(id1=id2)、しきい値調整ダイオード2
23、224にはクランプダイオード222と同一の順
方向電圧降下が生じる。これにより、B点の電位は2Δ
Vfだけ大きくなるため、調整抵抗226および227
を同一にすることでコンバレータ225のしきい値をΔ
Vf分正方向にシフトできる。Since the resistance detecting capacitor 116 has the same structure as the detecting capacitor 113 and is immersed in the fuel in the housing 11, the size of the parasitic fuel resistance 229 is the same as that of the parasitic fuel resistance 228. The forward current becomes equal (id1 = id2), and the threshold adjustment diode 2
23 and 224 have the same forward voltage drop as that of the clamp diode 222. As a result, the potential at point B is 2Δ
Since it is increased by Vf, the adjustment resistors 226 and 227
To make the threshold of the converter 225 Δ
It can be shifted in the positive direction by Vf.
【0025】従って、本発明の可変しきい値コンパレー
タ225を用いることで、燃料温度(燃料抵抗)が急激
に変化しても、その燃料抵抗の大きさによりシフトした
微分波形を連動してしきい値を変化させることで補正で
きる。また、温度センサ132、クランプダイオード2
22及びしきい値調整ダイオード223、224がケー
ス34に格納され、温度検知部分が燃料中に浸漬けされ
ているため、温感素子への温度応答性は問題にならな
い。Therefore, by using the variable threshold value comparator 225 of the present invention, even if the fuel temperature (fuel resistance) changes abruptly, the differential waveform shifted by the magnitude of the fuel resistance is interlocked. It can be corrected by changing the value. In addition, the temperature sensor 132 and the clamp diode 2
22 and the threshold value adjusting diodes 223 and 224 are housed in the case 34, and the temperature detecting portion is immersed in the fuel, so that the temperature responsiveness to the temperature sensing element does not matter.
【0026】また、温感(測温)素子への温度応答性を
向上させる方法として図6に示す様な第2実施例の構造
としても良い。図中の10は、センサのケースであり、
円筒電極20が配された部分を混合燃料が通過する。円
筒電極20は、電極を固定及び絶縁するため絶縁樹脂で
作られた電極ステイ30に外側電極21と内側電極22
が装着され、構成される。この外側電極及び21には軸
に直交して穴が設けてあり、これによって、混合燃料を
電極間に導く。そして、この円筒電極20は、ケース1
0の通路に、絶縁樹脂31を介して装着される。一方、
このケース10の固定されたホルダ40により、容量変
換機能及び容量温度依存性補正機能を有するアルコール
検出回路を配した回路基板50が装着されている。そし
て、回路基板50を含めた構成部品を保護するためのカ
バー60がつけられる。(尚、カバー60とケース10
は静電シールドの機能を兼ねている。)ここで、内側電
極22について熱的にみてみると、外側電極21或いは
ケース10との、電気絶縁及び電極間の電気絶縁のため
の絶縁樹脂30、31に囲まれている。この樹脂材は、
電気的な絶縁材であると共に、熱的にも良好な絶縁であ
り、ケース10即ちセンサ取付け環境、或いは回路基板
50とは熱的に絶縁状態となる。すると、内側電極22
の温度は、燃料温度とほぼ同じ温度にできる。従って、
測温素子70を内側電極22に取付けて電極の温度を測
定することで、燃料温度を容易に計測することが出来
る。よって、温感素子への温度応答性は問題にならな
い。なお、この第2実施例においても、第1実施例と同
様に2つの検出用コンデンサを配することで、しきい値
を変化させ、急激な温度の変化があっても正確にアルコ
ール濃度を検出することができる。 Further, it may have a structure of the second embodiment, such as shown in FIG. 6 as a method of Ru improve the temperature response of the temperature sensitive (temperature measurement) device. 10 in the figure is a case of the sensor,
The mixed fuel passes through the portion where the cylindrical electrode 20 is arranged . The cylindrical electrode 20 includes an electrode stay 30 made of an insulating resin for fixing and insulating the electrode, an outer electrode 21 and an inner electrode 22.
Is installed and configured. The outer electrodes and 21 are provided with holes orthogonal to the axis, which guide the mixed fuel between the electrodes. The cylindrical electrode 20 is used in the case 1
It is attached to the passage of 0 through the insulating resin 31. on the other hand,
The fixed holder 40 of the case 10 mounts a circuit board 50 on which an alcohol detection circuit having a capacity conversion function and a capacity temperature dependency correction function is arranged. Then, a cover 60 for protecting the components including the circuit board 50 is attached. (Note that the cover 60 and the case 10
Also has the function of an electrostatic shield. Here, when the inner electrode 22 is thermally viewed, it is surrounded by insulating resins 30 and 31 for electrical insulation between the outer electrode 21 and the case 10 and electrical insulation between the electrodes. This resin material
In addition to being an electrically insulating material, it also has good thermal insulation, and is thermally insulated from the case 10, that is, the sensor mounting environment, or the circuit board 50. Then, the inner electrode 22
The temperature can be about the same as the fuel temperature. Therefore,
The fuel temperature can be easily measured by attaching the temperature measuring element 70 to the inner electrode 22 and measuring the temperature of the electrode. Therefore, the temperature responsiveness to the temperature sensitive element does not matter. The second embodiment also has the same structure as the first embodiment.
By arranging two detection capacitors like
Accurately, even if there is a sudden temperature change.
Concentration can be detected.
【0027】以上の構成により温感素子の燃料温度応答
性が向上し、高温再始動の様な燃料温度が急激に変化す
る場合に於ても、センサの回路温度特性が瞬時に燃料温
度に一致した特性になることで、センサ出力は耐えず定
常状態(燃料温度と回路温度が等しい)になり、マップ
による正確な燃料温度補正が可能になる。The more fuel temperature response of the temperature sensitive element is improved by the configuration, even at the case where the fuel temperature, such as hot restart suddenly changes, the circuit temperature characteristics of the sensor in the fuel temperature instantly With the matched characteristics, the sensor output is intolerant and enters a steady state (the fuel temperature and the circuit temperature are equal), and accurate fuel temperature correction by the map becomes possible.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上の説明で明らかな様に、本発明のア
ルコール濃度センサによれば、燃料温度が低下し、放電
電圧が高電圧側にシフトした時に、しきい値設定手段に
よりしきい値が上昇されるので、高温再始動時のように
燃料温度が急激に変化してもアルコール濃度を正確に検
出することができる。As is apparent from the above description, according to the alcohol concentration sensor of the present invention, the fuel temperature is lowered and the discharge
When the voltage shifts to the high voltage side, the threshold setting means
Since more threshold is increased, it is possible to fuel temperature such as during hot restart to accurately detect <br/> alcohol concentration change rapidly.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明のアルコール濃度センサの実施例を示す
構造図である。FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of an alcohol concentration sensor of the present invention.
【図2】本発明のアルコール濃度センサの実施例を示す
回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of an alcohol concentration sensor of the present invention.
【図3】本発明のアルコール濃度センサの実施例の回路
動作を示す信号波形図である。FIG. 3 is a signal waveform diagram showing the circuit operation of the embodiment of the alcohol concentration sensor of the present invention.
【図4】本発明のアルコール濃度センサに於ける、燃料
温度−抵抗値特性を示す図である。In the alcohol concentration sensor of the present invention; FIG, fuel temperature - is a view showing resistance value characteristics.
【図5】本発明のアルコール濃度センサの実施例を示す
検出部回路図である。FIG. 5 is a detection unit circuit diagram showing an embodiment of an alcohol concentration sensor of the present invention.
【図6】本発明のアルコール濃度センサの他の実施例を
示す温感(測温)部の構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a temperature sensing (temperature measuring) section showing another embodiment of the alcohol concentration sensor of the present invention.
【符号の説明】 11 筺体 113 検出用コンデンサ 116 抵抗検出用コンデンサ 131 基板 132 温度センサ 21 パルス発振部(パルス電源) 22 検出部 221 放電抵抗 222 クランプダイオード 223、224 しきい値制御ダイオード 225 コンパレータ(しきい値設定手段) 23 出力部[Explanation of Codes] 11 Housing 113 Detection Capacitor 116 Resistance Detection Capacitor 131 Substrate 132 Temperature Sensor 21 Pulse Oscillator (Pulse Power Supply) 22 Detector 221 Discharge Resistor 222 Clamp Diode 223, 224 Threshold Control Diode 225 Comparator Threshold setting means) 23 Output unit
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図2】 [Fig. 2]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊奈 敏和 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 細谷 伊知郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshikazu Ina 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Ichiro Hosoya 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Automobile Within the corporation
Claims (1)
燃料中にに浸漬けされた一対の電極板で構成される検出
用コンデンサと、 この検出用コンデンサに方形波パルス状の電力を供給す
るパルス電源と、 このパルス電源によって前記一対の検出用コンデンサに
蓄積された電荷を放電する放電抵抗と、 混合燃料のアルコール濃度に比例する信号として、放電
電圧が所定しきい値以上である時間に比例した電圧を出
力する出力部と、 混合燃料の温度を計測をする温度センサと、 この温度センサにより検出された混合燃料温度の低下に
伴い前記所定しきい値を上昇させるしきい値設定手段
と、 を備えるアルコール濃度センサ。1. A detection capacitor composed of a pair of electrode plates immersed in a mixed fuel in which gasoline and alcohol are mixed, and a pulse power supply for supplying square-wave pulsed power to the detection capacitor. A discharge resistance for discharging the electric charge accumulated in the pair of detection capacitors by the pulse power supply, and a voltage proportional to the time when the discharge voltage is equal to or higher than a predetermined threshold as a signal proportional to the alcohol concentration of the mixed fuel. An output section for outputting the temperature, a temperature sensor for measuring the temperature of the mixed fuel, and a threshold setting means for increasing the predetermined threshold value as the temperature of the mixed fuel detected by the temperature sensor decreases. Alcohol concentration sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17970293A JPH0735718A (en) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | Alcoholic concentration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17970293A JPH0735718A (en) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | Alcoholic concentration sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0735718A true JPH0735718A (en) | 1995-02-07 |
Family
ID=16070387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17970293A Withdrawn JPH0735718A (en) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | Alcoholic concentration sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0735718A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102023125A (en) * | 2010-11-09 | 2011-04-20 | 泸州品创科技有限公司 | Method for detecting whether white spirit generates sediment during shelf life |
JP2017006132A (en) * | 2010-10-28 | 2017-01-12 | ディーエヌエー エレクトロニクス エルティーディー | Chemical sensing device |
CN112415089A (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 格兰富控股联合股份公司 | Pump system |
-
1993
- 1993-07-21 JP JP17970293A patent/JPH0735718A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017006132A (en) * | 2010-10-28 | 2017-01-12 | ディーエヌエー エレクトロニクス エルティーディー | Chemical sensing device |
CN102023125A (en) * | 2010-11-09 | 2011-04-20 | 泸州品创科技有限公司 | Method for detecting whether white spirit generates sediment during shelf life |
CN112415089A (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-26 | 格兰富控股联合股份公司 | Pump system |
CN112415089B (en) * | 2019-08-21 | 2024-05-14 | 格兰富控股联合股份公司 | Pump system |
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