(57)【要約】【課題】  燃料温度の検出誤差を小さくすることが可能な燃料性状センサを提供する。【解決手段】  燃料温度を検出するサーミスタ４１は、収容部材３１が形成する収容室３１３に収容される。熱伝導剤３２は、サーミスタ４１を覆う被覆部４２と収容部材３１の内壁３１４との間に充填される。燃料シール２５は、収容部材３１の筒部３１２と外側電極２１の筒部２１２との間に設けられる。通路部２１１の中心軸φとサーミスタの中心Ｃ１とを通り燃料の流れに平行な仮想面Ａに垂直に交わる面を仮想面Ｂとすると、燃料シール２５の中心軸φ側の第１端面２５１から仮想面Ｂまでの距離Ｌ２は、サーミスタ４１の中心軸φ側とは反対側の第２端面４１２から仮想面Ｂまでの距離Ｌ１より長い。これにより、燃料シール２５を介してサーミスタ４１に伝わる熱量が少なくなり、サーミスタ４１が検出する燃料温度の検出誤差を小さくすることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が流れる燃料通路（２１３）を形成する通路部（２１１）、および前記通路部の径外方向に突出する突出部（２１２）から構成され、前記通路部および前記突出部を通り前記燃料通路と外部とを連通可能な連通路（２１４）を形成する外側電極（２１）と、
前記通路部の内壁（２１６）から前記通路部の径内方向の所定の距離離れた位置に設けられる内側電極（２２）と、
燃料温度を検出し、検出した燃料温度に応じた信号を出力する温度検出手段（４１）と、
前記連通路に挿通され前記内側電極に電気的に接続するとともに前記温度検出手段を内部に収容する収容部材（３１）と、
前記収容部材の外壁（３１５）と前記連通路を形成する内壁（２１５）との間に設けられ、前記外側電極と前記収容部材とを電気的に絶縁するとともに前記燃料通路を流れる燃料の外部への漏れを防止するシール部材（２５）と、
前記温度検出手段が出力する信号、および前記外側電極と前記内側電極との間を流れる燃料の電気的特性に基づき、燃料の性状を算出する算出手段（１１）と、
を備え、
前記通路部の中心軸（φ）と前記シール部材の前記中心軸側の第１端面（２５１）とは、前記温度検出手段の中心（Ｃ１）に対して反対側に位置することを特徴とする燃料性状センサ。
【請求項２】
前記通路部の中心軸と前記シール部材の前記第１端面とは、前記温度検出手段の前記中心軸側とは反対側の第２端面（４１２）に対して反対側に位置することを特徴とする請求項１に記載の燃料性状センサ。
【請求項３】
前記収容部材内には、前記温度検出手段と前記収容部材の内壁（３１４、３１７）との間の隙間を埋めるように熱伝導剤（３２）が充填され、
前記通路部の中心軸と前記シール部材の前記第１端面とは、前記熱伝導剤の中心（Ｃ２）に対して反対側に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料性状センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料中のアルコール濃度などを検出する燃料性状センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する燃料性状センサが知られている。燃料性状センサでは、燃料に浸漬される２つの電極の帯電量から電極間の静電容量を算出するとともに、燃料温度を測定し静電容量と燃料温度との関係から燃料のアルコール濃度を算出する。例えば、特許文献１には、燃料に浸漬される第２の電極に当接する取付部材内にサーミスタを備え、燃料温度を測定する流体品質センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５０５０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の流体品質センサでは、第２の電極の径外方向に設けられる第１の電極と取付部材とを絶縁する絶縁体が、サーミスタより燃料に近い位置に設けられている。絶縁体は外部に露出しているため、絶縁体を介して外部環境の熱がサーミスタに伝わりやすく、サーミスタで測定される燃料温度の検出誤差が大きくなる。
【０００５】
本発明の目的は、燃料温度の検出誤差を小さくすることが可能な燃料性状センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料が流れる燃料通路を形成する通路部、および通路部の径外方向に突出する突出部から構成され、突出部および通路部を通り燃料通路と外部とを連通可能な連通路を形成する外側電極と、通路部の内壁から通路部の径内方向の所定の距離離れた位置に設けられる内側電極と、検出した燃料温度に応じた信号を出力する温度検出手段と、連通路に挿通され内側電極に電気的に接続するとともに温度検出手段を内部に収容する収容部材と、収容部材の外壁と連通路を形成する内壁との間に設けられ外側電極と収容部材とを電気的に絶縁するとともに燃料通路を流れる燃料の外部への漏れを防止するシール部材と、温度検出手段が出力する信号および外側電極と内側電極との間を流れる燃料の電気的特性に基づき燃料の性状を算出する算出手段と、を備える燃料性状センサであって、通路部の中心軸とシール部材の中心軸側の第１端面とは、温度検出手段の中心に対して反対側に位置することを特徴とする。
【０００７】
燃料性状センサでは、温度検出手段には収容部材が有する熱が伝わる。収容部材には収容部材の周囲にある燃料からの熱にほかに、主にシール部材を介して外部環境からの熱が伝わる。温度検出手段では、これら２つの熱量の合計に基づいて温度を検出する。本発明の燃料性状センサでは、通路部の中心軸とシール部材の中心軸側の第１端面とを温度検出手段の中心に対して反対側に位置するようにシール部材を形成する。すなわち、温度検出手段の中心をシール部材に比べて通路部の近い側に設ける。これにより、温度検出手段が検出する温度において外部環境から伝わる熱量の影響は、温度検出手段の中心をシール部材に比べて通路部の遠い側に設ける場合に比べて小さくなる。したがって、温度検出手段が検出する燃料温度の検出誤差が小さくなり、より正確な燃料温度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による燃料性状センサを用いる燃料供給システムの模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による燃料性状センサの断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】（ａ）本発明の一実施形態による燃料性状センサの断面図、（ｂ）本発明の一実施形態による燃料性状センサの燃料シールの位置とサーミスタが検出する燃料温度の検出誤差との関係を説明する特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
（一実施形態）
本発明の一実施形態による燃料性状センサを図１〜図４に示す。
燃料性状センサ１は、図示しないエンジンに燃料を供給する燃料供給システム１０に設けられる。燃料性状センサ１は、燃料タンク２とデリバリパイプ６とを接続する燃料配管５に設けられている。燃料タンク２には、ガソリンとエタノールとが混合された燃料が貯留される。燃料タンク２には、ガソリンとエタノールとの混合液体、ガソリン、および、エタノールのいずれもが任意で給油可能である。したがって、燃料タンク２内の燃料中のエタノール濃度は、燃料タンク２に給油するとき変動する場合がある。
【００１１】
燃料タンク２内の燃料は、燃料ポンプ３によって燃料配管５を介してデリバリパイプ６へ圧送され、インジェクタ７から図示しない吸気管またはシリンダ内へ噴射される。インジェクタ７は、エンジンの電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）８により電気的に駆動制御される。
【００１２】
ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータなどから構成され、燃料性状センサ１が出力する信号が入力される。ＥＣＵ８は、検出されたエタノール濃度に応じ、空燃比、燃料噴射量、点火時期などの各種制御パラメータを適切に制御する。なお、エンジンを最適条件で運転すべく、燃料性状センサ１はインジェクタ７にできるだけ近い位置に設けることが好ましい。
【００１３】
燃料性状センサ１は、図２に示すように、外側電極２１、内側電極２２、温度検出部３０、および、「算出手段」としての濃度算出部１１などから構成されている。図２には、燃料の流れを矢印Ｆ、Ｆ１、Ｆ２で示す。
【００１４】
外側電極２１は、両端に開口を有する通路部２１１、および通路部２１１に略垂直に接続する筒部２１２が一体に形成されている金属部材である。
【００１５】
通路部２１１は、筒状に形成される金属部材である。通路部２１１の中心軸φは、燃料配管５の第１配管５１、および第２配管５２内を流れる燃料の流れに対して平行に設けられる。通路部２１１の一端側の開口には、第１配管５１が接続する。また、通路部２１１の他端側の開口には、第２配管５２が接続する。通路部２１１は、燃料通路２１３を形成する。燃料が燃料タンク２からデリバリパイプ６に向かって流れるとき、燃料の一部は、図２の矢印Ｆ１に示すように燃料通路２１３を通る。
【００１６】
筒部２１２は、通路部２１１の径外方向に延びるように形成される。筒部２１２の中心軸φとは反対側の端面２１８には濃度算出部１１に電気的に接続する導線１２１の一端が接続する。筒部２１２は、特許請求の範囲に記載の「突出部」に相当する。
【００１７】
外側電極２１には、通路部２１１および筒部２１２を通り燃料通路２１３と外部とを連通可能な連通路２１４が形成される。連通路２１４は、通路部２１１の中心軸φに対して垂直に形成される。連通路２１４には、後述する温度検出部３０の収容部材３１が挿通される。
【００１８】
内側電極２２は、通路部２１１の径内方向に設けられる筒状の金属部材である。内側電極２２は、内側電極２２の外壁２２１が通路部２１１の内壁２１６から所定の距離離れるように設けられる。本実施形態では、内側電極２２の中心軸は、通路部２１１の中心軸φと重なるように設けられている。内側電極２２は、燃料通路２２２を形成する。燃料が燃料タンク２からデリバリパイプ６に向かって流れるとき、燃料通路２１３を流れない燃料は、図２の矢印Ｆ２に示すように燃料通路２２２を通る。すなわち、第１配管５１を流れる燃料は、燃料性状センサ１内において、燃料通路２１３、または燃料通路２２２のいずれかを通って第２配管５２に流れる。
【００１９】
温度検出部３０は、サーミスタ４１、およびサーミスタ４１を収容する収容部材３１などから構成される。
【００２０】
サーミスタ４１は、周囲の温度に応じて電気抵抗が変化する抵抗体である。サーミスタ４１は、樹脂からなる被覆部４２に被覆され、収容部材３１が形成する収容室３１３に収容されている。サーミスタ４１には、濃度算出部１１と電気的に接続する導線１３が接続する。サーミスタ４１は、特許請求の範囲に記載の「温度検出手段」に相当する。
【００２１】
収容部材３１は、有底筒状の金属部材である。収容部材３１は、底部３１１、および一方の側を底部３１１に接続する筒部３１２から構成される。収容部材３１は連通路２１４に挿通された状態で設けられ、底部３１１が内側電極２２の外壁２２１に当接することで、内側電極２２と電気的に接続する。底部３１１の内壁３１７には、図２に示すようにサーミスタ４１の被覆部４２が当接する。
【００２２】
筒部３１２は、通路部２１１の中心軸φに対して略垂直に設けられ、底部３１１とともに収容室３１３を形成する。底部３１１が接続する側とは反対側には開口が形成され、当該開口を形成する端面３１６には、濃度算出部１１と電気的に接続する導線１２２が接続する。また、当該開口を通って導線１３が濃度算出部１１とサーミスタ４１とを電気的に接続する。筒部３１２と外側電極２１の筒部２１２との間には燃料シール２５が設けられている。
【００２３】
燃料シール２５は、筒部３１２の外壁３１５と連通路２１４を形成する内壁２１５との間に環状に設けられる樹脂部材である。燃料シール２５は、燃料性状センサ１内を流れる燃料の外部への漏出を防止するとともに、外側電極２１と内側電極２２との絶縁状態を保持する。燃料シール２５は、特許請求の範囲に記載の「シール部材」に相当する。
【００２４】
燃料シール２５の中心軸φ側には、環状の副燃料通路１５が設けられる。具体的には、副燃料通路１５は、燃料シール２５の中心軸φ側の第１端面２５１、筒部３１２の外壁３１５、および内壁２１５により形成される。すなわち、連通路２１４の一部が副燃料通路１５となる。副燃料通路１５は燃料通路２１３と連通しており、副燃料通路１５には燃料通路２１３を流れる燃料の一部が滞留する
【００２５】
また、サーミスタ４１の被覆部４２と底部３１１の内壁３１７および筒部３１２の内壁３１４との間の隙間には、熱伝導剤３２が充填されている。熱伝導剤３２は、収容部材３１内でのサーミスタ４１の位置を固定するとともに、底部３１１および筒部３１２が有する熱をサーミスタ４１に伝える。内壁３１４、３１７は、特許請求の範囲に記載の「収容部材の内壁」に相当する。
【００２６】
濃度算出部１１は、演算手段としてのＣＰＵ、ならびに記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるコンピュータである。濃度算出部１１には、導線１２１、１２２を介して外側電極２１および内側電極２２の帯電量に応じた電流信号が入力される。また、導線１３を介してサーミスタ４１の電気抵抗の大きさに応じた電圧信号が入力される。
【００２７】
燃料性状センサ１では、外側電極２１と内側電極２２との間の燃料通路２１３を流れる燃料（図２中の矢印Ｆ１）の電気的特性に応じて、外側電極２１、内側電極２２、および燃料により形成されるコンデンサの静電容量が変化する。濃度算出部１１は、導線１２１、１２２を介して入力される電流信号から当該静電容量を算出するとともに、導線１３を介して入力される電圧信号からサーミスタ４１が設けられている位置の温度を算出する。濃度算出部１１では、算出された静電容量および温度に基づいて燃料内のエタノール濃度を算出する。算出されたエタノール濃度に関する情報は、ＥＣＵ８に出力される。
【００２８】
本実施形態の燃料性状センサ１は、中心軸φに対するサーミスタ４１、熱伝導剤３２および燃料シール２５の位置関係に特徴がある。ここで、図３および４に基づいてこれらの位置を詳細に説明するとともに、燃料性状センサ１の効果について説明する。
【００２９】
図３には、燃料性状センサ１における燃料の流れ方向に垂直な断面での断面図を示す。
図３において、通路部２１１の中心軸φとサーミスタ４１の中心Ｃ１とを通り、燃料の流れ方向に平行な面を仮想面Ａとする。また、中心軸φを通り仮想面Ａに垂直な面を仮想面Ｂとする。
燃料性状センサ１では、仮想面Ｂから燃料シール２５の第１端面２５１までの距離Ｌ２は、仮想面Ｂからサーミスタ４１の中心軸φ側とは反対側の第２端面４１２までの距離Ｌ１より長い。すなわち、中心軸φと第１端面２５１とは、サーミスタ４１の第２端面４１２に対して反対側に位置している。
また、仮想面Ｂから燃料シール２５の第１端面２５１までの距離Ｌ２は、熱伝導剤３２の中心Ｃ２までの距離Ｌ３より長い。すなわち、中心軸φと第１端面２５１とは、熱伝導剤３２の中心Ｃ２に対して反対側に位置している。
【００３０】
図４には、サーミスタ４１に対する燃料シール２５の位置とサーミスタ４１が検出する燃料温度の検出誤差との関係を実験により求めた結果を示す。
図４（ａ）には、サーミスタ４１に伝わる熱の移動を模式的に示す。図４（ａ）中の矢印は、サーミスタ４１に伝わる熱の移動を模式的に示している。実線矢印Ｔ１は、燃料からの熱の移動を示し、破線矢印Ｔ２は、外部環境からの熱の移動を示す。図４（ｂ）には、サーミスタ４１の中心軸φ側の第３端面４１１から燃料シール２５の第１端面２５１までの距離とサーミスタ４１における燃料温度の検出誤差との関係を示す。図４（ｂ）では、サーミスタ４１の第３端面４１１を原点として、サーミスタ４１の第３端面４１１から燃料シール２５の第１端面２５１までの距離をｙ軸にとる。また、サーミスタ４１が検出する燃料温度の検出誤差をｘ軸にとる。
【００３１】
サーミスタ４１の第３端面４１１から燃料シール２５の第１端面２５１までの距離が０のとき、サーミスタ４１が検出する温度の検出誤差は１０℃となることが実験からわかった。第３端面４１１から第１端面２５１までの距離が長くなると、図４（ｂ）に示すようにサーミスタ４１が検出する燃料温度の検出誤差は小さくなる。特に、第３端面４１１から第１端面２５１までの距離が第３端面４１１からサーミスタ４１の第２端面４１２までの距離より長くなる場合、サーミスタ４１が検出する燃料温度の検出誤差はさらに小さくなる。
【００３２】
燃料性状センサ１の燃料シール２５は、筒部２１２、３１２との間から外部に露出しているため、外部環境の熱が伝わりやすい。燃料性状センサ１では、第１端面２５１と中心軸φとをサーミスタ４１の第２端面４１２に対して反対側に位置させることで、サーミスタ４１が検出する温度において外部環境から燃料シール２５を介して伝わる熱量の影響を第１端面と中心軸とを第２端面に対して同じ側に位置させる場合に比べて小さくする。これにより、サーミスタ４１が検出する燃料温度の検出誤差が小さくなり、正確な燃料温度を測定することができる。
【００３３】
燃料性状センサ１では、燃料シール２５の第１端面２５１と通路部２１１の中心軸φとをサーミスタ４１の第２端面４１２に対して反対側に位置させることにより、外側電極２１の筒部２１２とサーミスタ４１を収容する筒部３１２との間に副燃料通路１５が形成される。燃料性状センサ１では、副燃料通路１５にも燃料が流れることにより、筒部２１２と筒部３１２との間の燃料も静電容量の増加に寄与する。これにより、燃料性状センサ１が測定可能な静電容量の絶対値が大きくなり、Ｓ／Ｎ比が向上する。したがって、燃料性状センサ１の検出精度を向上することができる。
【００３４】
また、通路部２１１の中心軸φと燃料シール２５の第１端面２５１とは、熱伝導剤３２の中心Ｃ２に対して反対側に位置している。すなわち、熱伝導剤３２の中心Ｃ２は、副燃料通路１５と対面する位置にあり、熱伝導剤３２が筒部３１２の内壁３１４と接触する面のうち、副燃料通路１５に対面する部分の面積は、燃料シール２５に対面する部分の面積より大きい。これにより、熱伝導剤３２を通ってサーミスタ４１に伝わる熱量の多くは、副燃料通路１５の燃料から伝わる熱量となる。したがって、サーミスタ４１への伝熱は副燃料通路１５の燃料からの伝熱が支配的となり、サーミスタ４１が検出する温度の検出誤差をさらに小さくすることができる。
【００３５】
（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、中心軸と燃料シールの第１端面とは、サーミスタの第２端面に対して反対側に位置しているとした。しかしながら、中心軸と燃料シールの第１端面との位置関係はこれに限定されない。中心軸と燃料シールの第１端面とは、サーミスタの中心に対して反対側に位置すればよい。これにより、サーミスタの中心は、副燃料通路と対向する位置に設けられ、サーミスタが検出する温度において外部環境から燃料シールを介して伝わる熱量の影響が、サーミスタの中心を燃料シールと対向する位置に設けられる場合に比べて小さくなる。したがって、サーミスタが検出する燃料温度の検出誤差が小さくなり、正確な燃料温度を測定することができる。
【００３６】
（イ）上述の実施形態では、燃料温度はサーミスタにより検出されるとした。しかしながら、燃料温度を検出する手段はこれに限定されない。熱電対で燃料温度を検出してもよい。
【００３７】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１        ・・・燃料性状センサ、
１１      ・・・濃度算出部（算出手段）、
２１      ・・・外側電極、
２１１    ・・・通路部、
２１２    ・・・突出部、
２１３    ・・・燃料通路、
２１４    ・・・連通路、
２２      ・・・内側電極、
３１      ・・・収容部材、
２５      ・・・燃料シール（シール部材）、
２５１    ・・・第１端面、
４１      ・・・サーミスタ（温度検出手段）、
φ        ・・・中心軸、
Ｃ１      ・・・中心。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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