(57)【要約】【課題】  電極以外の回路の影響を考慮して、液体の性状を適切に検出し得る技術を提供する。【解決手段】  制御装置８０は、ＣＰＵ８４と、センサユニットに配置される回路のインピーダンス特性を格納するメモリ８６と、を備える。ＣＰＵ８４は、電極対１００から出力される出力信号を取得し（Ｓ１２）、取得済みの出力信号と、インピーダンス特性と、を用いて、電極対１００の静電容量と、電極対１００の抵抗値とを特定する（Ｓ１６、Ｓ２４）。【選択図】  図１０
2015145824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の性状を検出するための電極対を備えるセンサユニットに搭載される制御装置であって、
前記センサユニットに配置される回路のインピーダンス特性であって、予め特定されている前記インピーダンス特性を格納する格納部と、
前記センサ装置から出力される第１の出力信号を取得する取得部と、
取得済みの前記第１の出力信号と、前記格納部に格納されている前記インピーダンス特性と、を用いて、前記液体の誘電率に関する値及び前記液体の導電率に関する値のうちの少なくとも一方の電気的特性値を特定する特定部と、を備える制御装置。
【請求項２】
前記格納部は、前記電気的特性値と前記インピーダンス特性との相関関係を示すデータマップを格納しており、
前記特定部は、取得済みの前記第１の出力信号と、前記データマップと、を用いて、前記電気的特性値を特定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記格納部は、前記電気的特性値と前記インピーダンス特性との相関関係を示す関係式を格納しており、
前記特定部は、取得済みの前記第１の出力信号と、前記関係式と、を用いて、前記電気的特性値を特定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記液体は、アルコールを含み得る燃料であり、
前記センサ装置は、前記液体の温度を検出する温度センサを、さらに備え、
前記取得部は、さらに、前記温度センサから出力される第２の出力信号を取得し、
前記格納部は、さらに、前記液体の誘電率に関する値と、前記液体の温度と、前記液体中のアルコール濃度と、の相関関係を示す相関情報を格納しており、
前記特定部は、
前記電気的特性値として、前記液体の誘電率に関する値を特定し、
取得済みの前記第２の出力信号から、前記液体の温度を特定し、
特定済みの前記電気的特性値と、特定済みの前記液体の温度と、前記相関情報と、を用いて、前記液体中のアルコール濃度を特定する、請求項請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記相関情報は、前記液体の誘電率に関する値と、前記液体の温度と、前記液体中のアルコール濃度と、の相関関係を示す関係式を含む、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
液体の性状を検出するための電極対と、
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置と、を備えるセンサユニット。
【請求項７】
液体の誘電率に関する値及び前記液体の導電率に関する値のうちの少なくとも一方の電気的特性値を特定するための特定方法であって、
前記液体に浸漬される電極対から出力される第１の出力信号を取得する第１の取得工程と、
前記電極対を備えるセンサユニットに配置される回路のインピーダンス特性であって、予め特定されている前記インピーダンス特性と、前記第１の出力信号と、を用いて、前記電気的特性値を特定する第１の特定工程と、を備える、特定方法。
【請求項８】
前記第１の特定工程では、前記電気的特性値と前記インピーダンス特性との相関関係を示すデータマップと、前記第１の出力信号と、を用いて、前記電気的特性値を特定する、請求項７に記載の特定方法。
【請求項９】
前記第１の特定工程では、前記電気的特性値と前記インピーダンス特性との相関関係を示す関係式と、前記第１の出力信号と、を用いて、前記電気的特性値を特定する、請求項７に記載の特定方法。
【請求項１０】
前記液体は、アルコールを含み得る燃料であり、
前記第１の特定工程では、前記電気的特性値として、前記液体の誘電率に関する値を特定し、
前記特定方法は、さらに、
前記液体の温度を検出する温度センサから出力される第２の出力信号を取得する第２の取得工程と、
前記液体の誘電率に関する値と、前記液体の温度と、前記前記液体中のアルコール濃度と、の相関関係を示す相関情報と、特定済みの前記電気的特性値と、を用いて、前記液体中のアルコール濃度を特定する第２の特定工程と、をさらに備える、請求項請求項７から９のいずれか一項に記載の特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、液体の性状を検出するための電極対を備えるセンサユニットに搭載される制御装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、車両のエンジンに供給される燃料のアルコール濃度を検出する燃料アルコール濃度検出装置が開示されている。燃料アルコール濃度検出装置は、外側電極と、内側電極と、サーミスタと、制御部と、を備える。外側電極と内側電極との間には、燃料が流入する。制御部は、外側電極及び内側電極の静電容量を用いて、アルコール濃度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６４０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電極から得られる信号は、燃料の電気的特性によって変動すると共に、電極に接続されている回路に含まれる構成要素（例えば抵抗、コンデンサ）の影響を受けて変動する。本明細書では、電極以外の回路の影響を考慮して、液体の性状を適切に検出し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書では、センサユニットに搭載される制御装置が開示される。センサユニットは、液体の性状を検出するための電極対を備える。制御装置は、格納部と、取得部と、特定部と、を備える。格納部は、センサユニットに配置される回路のインピーダンス特性を格納する。インピーダンス特性は、予め特定されている。取得部は、センサ装置から出力される第１の出力信号を取得する。特定部は、取得済みの第１の出力信号と、格納部に格納されているインピーダンス特性と、を用いて、液体の誘電率に関する値及び液体の導電率に関する値のうちの少なくとも一方の電気的特性値を特定する。
【０００６】
この構成では、回路のインピーダンス特性を考慮して、液体の電気的特性値が特定される。このため、電極対以外の回路の構成要素による第１の出力信号への影響を考慮して、液体の電気的特性値を特定し得る。
【０００７】
本明細書では、液体の性状を検出するための電極対と、上記の制御装置と、を備えるセンサユニットも開示される。このセンサユニットによれば、上記の制御装置と同様に、電極対以外の回路の構成要素による第１の出力信号への影響を考慮して、液体の電気的特性値を特定し得る。
【０００８】
本明細書では、液体の誘電率に関する値及び前記液体の導電率に関する値のうちの少なくとも一方の電気的特性値を特定するための特性方法を開示する。この特性方法は、液体に浸漬される電極対から出力される第１の出力信号を取得する第１の取得工程と、電極対を備えるセンサユニットに配置される回路のインピーダンス特性であって、予め特定されているインピーダンス特性と、第１の出力信号と、を用いて、電気的特性値を特定する第１の特定工程と、を備える。
【０００９】
この構成では、上記のセンサ装置と同様に、電極対以外の回路の構成要素による第１の出力信号への影響を考慮して、液体の電気的特性値を特定し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料タンク周辺の構成を示す。
【図２】液質センサと制御装置との構成を示す。
【図３】センサユニットの回路構成を示す。
【図４】回路によって影響を受ける電極対の出力信号（燃料の誘電率に関する信号）を説明するための複素平面を示す。
【図５】傾きと電極対の静電容量との関係を説明するためのグラフを示す。
【図６】切片と電極対の静電容量との関係を説明するためのグラフを示す。
【図７】濃度関係式を説明するためのグラフを示す。
【図８】温度係数を説明するためのグラフを示す。
【図９】回路によって影響を受ける電極対の出力信号（燃料の導電率に関する信号）を説明するための複素平面を示す。
【図１０】制御装置が実行する特定処理の処理手順を示すフローチャートを示す。
【図１１】第２実施例の回路によって影響を受ける電極対の出力信号（燃料の誘電率に関する信号）から電極対の静電容量を特定するための方法を説明するための図を示す。
【図１２】第２実施例の回路によって影響を受ける電極対の出力信号（燃料の導電率に関する信号）から電極対の抵抗値を特定するための方法を説明するための図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
【００１２】
（特徴１）制御装置では、格納部は、電気的特性値とインピーダンス特性との相関関係を示すデータマップを格納していてもよい。特定部は、取得済みの第１の出力信号と、データマップと、を用いて、電気的特性値を特定してもよい。この構成によれば、データマップを用いて、電極対以外の回路の構成要素による第１の出力信号への影響を考慮して、液体の電気的特性値を、適切に特定し得る。
【００１３】
（特徴２）制御装置では、格納部は、電気的特性値とインピーダンス特性との相関関係を示す関係式を格納していてもよい。特定部は、取得済みの第１の出力信号と、関係式と、を用いて、電気的特性値を特定してもよい。この構成によれば、関係式を用いて、電極対以外の回路の構成要素による第１の出力信号への影響を考慮して、液体の電気的特性値を、適切に特定し得る。
【００１４】
（特徴３）液体は、アルコールを含み得る燃料であってもよい。センサ装置は、液体の温度を検出する温度センサを備えていてもよい。取得部は、さらに、温度センサから出力される第２の出力信号を取得してもよい。格納部は、さらに、液体の誘電率に関する値と、液体の温度と、液体中のアルコール濃度と、の相関関係を示す相関情報を格納していてもよい。特定部は、電気的特性値として、液体の誘電率に関する値を特定してもよい。特定部は、取得済みの第２の出力信号から、液体の温度を特定してもよい。特定部は、特定済みの電気的特性値と、特定済みの液体の温度と、相関情報と、を用いて、液体中のアルコール濃度を特定してもよい。この構成によれば、電極対以外の回路の構成要素と燃料の温度とによる第１の出力信号への影響を考慮して、燃料中のアルコール濃度を適切に特定し得る。
【００１５】
（特徴４）上記の相関情報は、液体の誘電率に関する値と、液体の温度と、液体中のアルコール濃度と、の相関関係を示す関係式を含んでいてもよい。この構成によれば、液体の誘電率に関する値と温度とアルコール濃度との相関関係を示す関係式を用いて、燃料中のアルコール濃度を適切に特定し得る。
【００１６】
（特徴５）液体の電気的特性値を特定するための特定方法では、第１の特定工程において、電気的特性値とインピーダンス特性との相関関係を示すデータマップと、第１の出力信号と、を用いて、電気的特性値を特定してもよい。この構成によれば、データマップを用いて、電極対以外の回路の構成要素による第１の出力信号への影響を考慮して、液体の電気的特性値を適切に特定し得る。
【００１７】
（特徴６）特定方法では、第１の特定工程において、電気的特性値とインピーダンス特性との相関関係を示す関係式と、第１の出力信号と、を用いて、電気的特性値を特定してもよい。この構成によれば、関係式を用いて、電極対以外の回路の構成要素による第１の出力信号への影響を考慮して、液体の電気的特性値を適切に特定し得る。
【００１８】
（特徴７）特定方法では、液体は、アルコールを含み得る燃料であってもよい。第１の特定工程では、電気的特性値として、液体の誘電率に関する値を特定してもよい。特定方法は、液体の温度を検出する温度センサから出力される第２の出力信号を取得する第２の取得工程と、液体の誘電率に関する値と、液体の温度と、前記液体中のアルコール濃度と、の相関関係を示す相関情報と、特定済みの前記電気的特性値と、を用いて、液体中のアルコール濃度を特定する第２の特定工程と、を備えていてもよい。この構成によれば、電極対以外の回路の構成要素と燃料の温度とによる第１出力信号への影響を考慮して、燃料中のアルコール濃度を適切に特定し得る。
【実施例】
【００１９】
（第１実施例）
本実施例の燃料供給ユニット１は、自動車に搭載され、図示省略したエンジンに燃料を供給する。燃料供給ユニット１は、燃料タンク１０と、燃料ポンプユニット３０と、センサユニット２と、を備える。燃料タンク１０には、ガソリンあるいはガソリンとアルコール（例えばエタノール）との混合燃料が貯留される。
【００２０】
燃料ポンプユニット３０は、低圧フィルタ３２と、ポンプ本体３４と、高圧フィルタ３６と、リザーブカップ２０と、プレッシャーレギュレータ４２と、吐出ポート１２と、を備える。低圧フィルタ３２と、ポンプ本体３４と、高圧フィルタ３６と、リザーブカップ２０と、プレッシャーレギュレータ４２と、は、燃料タンク１０内に配置される。ポンプ本体３４は、リザーブカップ２０内の燃料を、ポンプ本体３４の吸引口３４ａから吸引し、昇圧する。ポンプ本体３４は、昇圧された燃料を、排出口３４ｂから高圧フィルタ３６のケース３６ａ内に排出する。
【００２１】
低圧フィルタ３２は、不織布によって、袋状に作製されている。低圧フィルタ３２の内部は、ポンプ本体３４の吸引口３４ａと連通する。高圧フィルタ３６は、ケース３６ａと、フィルタ部材（図示省略）と、を備える。図１では、簡略されているが、ケース３６ａは、ポンプ本体３４の周方向に配置されている。ケース３６ａ内に流入した燃料は、高圧フィルタ３６のフィルタ部材によって濾過され、パイプ９４に送り出される。パイプ９４には、プレッシャーレギュレータ４２が接続されている。プレッシャーレギュレータ４２は、パイプ９４内の燃料の圧力が所定圧以上になると、パイプ９４内の過剰な燃料を、放出パイプ５２に放出する。これにより、パイプ９４内の燃料の圧力を一定圧力に調整する。燃料タンク１０内の燃料は、ポンプ本体３４とプレッシャーレギュレータ４２によって一定の圧力に調整されて、吐出ポート１２から、エンジンに圧送される。ケース３６ａは、ポンプ本体３４の排出口３４ｂとパイプ９４とを連通する。パイプ９４は、ケース３６ａと吐出ポート１２とを連通する。
【００２２】
ポンプ本体３４と高圧フィルタ３６と低圧フィルタ３２とは、リザーブカップ２０内に配置されている。リザーブカップ２０は、支柱２２によって燃料タンク１０のセットプレート１４に固定されている。リザーブカップ２０には、図示省略したジェットポンプによって、リザーブカップ２０外の燃料が送り込まれる。
【００２３】
センサユニット２は、制御装置８０と、センサ装置６０と、を備える。センサユニット２は、セットプレート１４の開口１４ａに嵌合している。図２に示すように、センサ装置６０は、上壁６２と、周壁６４と、底壁６６と、電極対１００と、サーミスタ１０８と、を備える。
【００２４】
電極対１００は、電極１０４，１０６を備える。各電極１０４，１０６は、導電性を有する材料で作製されている。電極１０４は、円筒形状を有している。電極１０４の中心軸は、燃料タンク１０の深さ方向に平行である。電極１０４は、上端近傍に、電極１０４の内側と外側とを連通する連通口１０４ｂを有する。電極１０６は、電極１０４の内側に配置している。電極１０６は、電極１０４の中心軸と同一の中心軸を有する円筒形状を有している。電極１０６の中心軸方向の長さは、電極１０４の中心軸方向の長さよりも短い。電極１０６の上端は、電極１０４の上端と同じ高さに位置する。電極１０６の外周面１０６ａは、全面に亘って、電極１０４の内周面１０４ａと対向している。
【００２５】
電極１０６は、内側に燃料が侵入しないように、樹脂によって埋められている。電極１０６の内側には、サーミスタ１０８が配置されている。サーミスタ１０８は、樹脂によって覆われている。サーミスタ１０８は、電極１０６の下端に配置されている。この構成によれば、サーミスタ１０８を配置するスペースを、電極１０６の外側に確保せずに済む。
【００２６】
電極１０４の外側は、周壁６４によって覆われている。周壁６４は、樹脂等の非導電材料で作製されている。この構成によれば、周壁６４によって、電極１０４を保護することができる。周壁６４は、電極１０４の中心軸と同一の中心軸を有する円筒形状を有している（図３参照）。周壁６４の中心軸方向の長さは、電極１０４の中心軸方向の長さと同一であり、周壁６４の下端は、電極１０４の下端と同じ高さに位置する。
【００２７】
周壁６４の上端には、上壁６２が配置されている。上壁６２は、周壁６４と一体的に成形されている。上壁６２は、セットプレート１４の開口１４ａに、Ｏリングを介して嵌合されている。上壁６２の下面は、周壁６４及び電極１０４，１０６の上端に当接している。上壁６２は、上壁６２から下面から下方に突出する円筒形状の支持壁６２ａ，６２ｂを備える。
【００２８】
支持壁６２ａは、電極１０４と周壁６４との隙間に配置されている。支持壁６２ａの下端は、全周に亘って同じ高さに位置している。支持壁６２ｂは、電極１０４，１０６の隙間に配置されている。支持壁６２ｂの下端は、連通口１０４ｂに近づくのに従って徐々に上方に傾斜しており、周方向において、連通口１０４ｂと重複する位置では、連通口１０４ｂの上端と略同一の高さに位置する。支持壁６２ｂは、支持壁６２ａと共に、電極１０４の上端部を狭持することによって、電極１０４の上端を支持している。また、支持壁６２ｂは、支持壁６２ｂの内側に電極１０６が嵌合されることによって、電極１０６上端を支持している。
【００２９】
周壁６４の下端には、底壁６６が取り付けられている。底壁６６の上面に、周壁６４が取り付けられている。また、底壁６６の上面には、電極１０４の下端部が挿入されている。これにより、底壁６６は、電極１０４の下端を支持している。なお、底壁６６は、電極１０６の下端との間に隙間を有する。
【００３０】
底壁６６は、中心部に、底壁６６の下面と上面とを貫通する連通口６７を有する。連通口６７は、電極１０６と同軸上に配置されており、電極１０６の下端に対向している。連通口６７は、放出パイプ５２に連通している。また、底壁６６は、電極１０４と電極１０６の間に、底壁６６の下面と上面とを貫通する２個の連通口６８を有する。底壁６６の下面は、外周から中心に向かって下方に傾斜している。
【００３１】
対向面１０４ａと、対向面１０６ａと、上壁６２、詳細には、支持壁６２ｂの下面と、底壁６６の上面とによって、貯蔵空間１１０が画定されている。また、電極１０４の外周面と、周壁６４の内周面と、上壁６２、詳細には、支持壁６２ａの下面と、底壁６６の上面とによって、貯蔵空間１２０が画定されている。貯蔵空間１１０の下端は、連通口６７によって、放出パイプ５２に連通している。貯蔵空間１１０の上端は、連通口１０４ｂによって、貯蔵空間１２０に連通している。貯蔵空間１２０の下端は、連通口６８によって、燃料タンク１０内に連通している。
【００３２】
上壁６２の上方には、制御装置８０が固定されている。図３に示すように、制御装置８０は、制御部８１と、発振部８２と、信号処理部８８と、を備える。発振部８２は、外部端子９２（図２参照）を介して外部電源（例えばバッテリ）から供給される直流電流を、予め決められた周波数（例えば１０Ｈｚ〜３ＭＨｚ）の信号（即ち交流電流）に変換する発振回路を含む。信号処理部８８は、信号処理部８８に供給される信号を用いて、制御装置８０を含むセンサユニット２の回路のインピーダンス（以下では「特定のインピーダンス」と呼ぶ）を特定するための回路を含む。制御部８１は、ＣＰＵ８４と、メモリ８６と、を備える。ＣＰＵ８４は、メモリ８６に格納されているプログラム９０に従って、処理を実行する。例えば、ＣＰＵ８４は、発振部８２から電極１０６、サーミスタ１０８に信号を供給させる。
【００３３】
メモリ８６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等によって構成される。メモリ８６は、プログラム９０の他に、静電容量関係式ＦＡ、濃度関係式ＦＢ、抵抗値関係式ＦＣ及び後述する特定処理に用いられる数式等を格納している。プログラム９０、各関係式ＦＡ，ＦＢ，ＦＣ、特定処理に用いられる数式等は、予めメモリ８６に格納されている。各関係式ＦＡ，ＦＢ，ＦＣは、予め実験又はシミュレーションによって特定されている。
【００３４】
なお、図３において、破線で記載されている静電容量データマップＭＡと、濃度データマップＭＢと、抵抗値データマップＭＣと、静電容量データベースＢＡと、抵抗値データベースＢＣと、は、第２実施例のメモリ８６が格納するが、第１実施例のメモリ８６は、格納していなくてもよい。
【００３５】
静電容量関係式ＦＡは、電極対１００を含んでおり、電極対１００の静電容量と、特定のインピーダンスと、の少なくとも一方が異なる複数種類の回路を用いて、予め決められた周波数の信号を電極対１００に入力し、出力値を検出する実験又はシミュレーション（以下では「第１の実験」と呼ぶ）によって得られる。具体的には、図４に示すように、第１の実験の実験結果として、第１の実験によって検出された出力値を、複素平面にプロットする。なお、実際の実験結果では、図４に示すプロットよりもプロット数は多い。
【００３６】
次いで、電極対１００の静電容量が等しく、特定のインピーダンスが異なる複数の出力値のプロットについて、最小二乗法を用いて、当該複数個の出力値のプロットを通過する直線又は曲線を表す関係式（以下では「第１の特定関係式」と呼ぶ）（例えばＩｍ＝α１×Ｒｅ＋β１；Ｉｍは虚部、Ｒｅは実部、α１は傾き、β１は虚軸の切片を、それぞれ示す）を、電極対１００の複数の静電容量のそれぞれについて算出する。本実施例では、図４に示すように、特定の関係式が一次関数である場合について説明する。なお、図４において、直線ＰＦ１は、電極対１００の静電容量が１０ｐＦの場合、直線ＰＦ２は、電極対１００の静電容量が４５ｐＦの場合、直線ＰＦ３は、電極対１００の静電容量が８０ｐＦの場合、のそれぞれおける第１の特定関係式によって示される直線を示す。
【００３７】
第１の特定関係式の傾きα１及び切片β１は、電極対１００の静電容量によって変動する。次に、傾きα１と電極対１００の静電容量Ｃとの関係式α１（Ｃ）を決定する。具体的には、電極対１００の複数の静電容量に対応する第１の特定関係式の傾きα１を用いて、関係式α１（Ｃ）を決定する。例えば、図５に示すように、関係式α１（Ｃ）は、電極対１００の静電容量が大きくなるのに従って、小さくなる。関係式α１（Ｃ）は、例えば図５のグラフを数式で表したものであり、関係式α１（Ｃ）は、α１（Ｃ）＝ａ×Ｃ２＋ｂ×Ｃ＋ｄ（ａ、ｂ、ｄは定数）と決定される。
【００３８】
同様に、切片β１と電極対１００の静電容量との関係式β１（Ｃ）を決定する。具体的には、電極対１００の複数の静電容量に対応する第１の特定関係式の切片β１を用いて、関係式β１（Ｃ）を決定する。例えば、図６に示すように、関係式β１（Ｃ）は、電極対１００の静電容量が大きくなるのに従って、小さくなる。関係式β１（Ｃ）は、例えば図６のグラフを数式で表したものであり、関係式β１（Ｃ）は、β１（Ｃ）＝ｇ×Ｃ２＋ｈ×Ｃ＋ｊ（ｇ、ｈ、ｊは定数）と決定される。
【００３９】
メモリ８６には、静電容量関係式ＦＡとして、Ｉｍ＝α１（Ｃ）×Ｒｅ＋β１（Ｃ）が格納される。
【００４０】
次いで、濃度関係式ＦＢについて説明する。図７のグラフは、燃料中のアルコール濃度と、電極対１００の静電容量との関係を示す。図７のグラフは、センサユニット２を用いて、アルコール濃度が異なる複数種類の燃料のアルコール濃度を検出した場合の電極対１００の静電容量の実験値（あるいはシミュレーション値）（以下では「第２の実験」と呼ぶ）である。図７では、縦軸は電極対１００の静電容量を示し、横軸はアルコール濃度を示す。実験結果ＥＲ１，ＥＲ２，ＥＲ３は、それぞれ、燃料温度が４０℃、２０℃、１０℃の場合の実験結果を示す。図７のグラフから明らかなように、電極対１００の静電容量は、アルコール濃度によって変動する。さらに、電極対１００の静電容量は、燃料温度によって変動する。
【００４１】
濃度関係式ＦＢは、電極対１００の静電容量と、燃料温度、詳細には、燃料温度から２０℃を減算した値と、アルコール濃度と、の関係式である。濃度関係式ＦＢは、図７に示される実験値から決定される。例えば、濃度関係式ＦＢは、Ｃ＝ｆ１（Ｅ）×ΔＴ＋ｆ２（Ｅ）によって示される。なお、Ｃは電極対１００の静電容量、ｆ１（Ｅ）は後述する温度係数、ΔＴは燃料温度から２０℃を減算した値、ｆ２（Ｅ）は後述する２０％特性を、それぞれ示す。
【００４２】
温度係数は、燃料温度に対する電極対１００の静電容量の変化量を示す。図８のグラフは、第２の実験によって得られた実験結果である。図８では、縦軸は温度係数（ｐＦ／℃）を示し、横軸はアルコール濃度を示す。図８に示すように、温度係数は、アルコール濃度によって変動する。図８のグラフを示す温度係数ｆ１（Ｅ）は、例えば、ｆ１（Ｅ）＝ｋ×Ｅ２＋ｍ×Ｅ＋ｎ（Ｅはアルコール濃度、ｋ，ｍ，ｎは定数）と決定される。
【００４３】
図７に示すように、燃料中のアルコール濃度と電極対１００の静電容量との関係が、アルコール濃度２０％を境に変化する。２０％特性は、アルコール濃度が２０％未満であるか、２０％以上であるか、に応じて異なる。２０％特性は、実験結果ＥＲ２に基づいて決定される。アルコール濃度が２０％以上の場合には、２０％特性ｆ２（Ｅ）は、例えばｆ２（Ｅ）＝ｐ×Ｅ＋ｑ（ｐ、ｑは定数）である。アルコール濃度が２０％未満の場合には、２０％特性ｆ４（Ｅ）は、例えばｆ２（Ｅ）＝ｒ×Ｅ２＋ｓ×Ｅ＋ｔ（ｒ、ｓ、ｔは定数）である。
【００４４】
メモリ８６には、濃度関係式ＦＢとして、Ｃ＝ｆ１（Ｅ）×ΔＴ＋ｆ２（Ｅ）が格納される。
【００４５】
次いで、抵抗値関係式ＦＣについて説明する。抵抗値関係式ＦＣは、電極対１００を含む回路であって、電極対１００の抵抗値と、特定のインピーダンスと、の少なくとも一方が異なる複数種類の回路を用いて、予め決められた周波数の信号を電極対１００に入力し、出力値を検出する実験又はシミュレーション（以下では「第３の実験」と呼ぶ）によって得られる。具体的には、図９に示すように、第３の実験の実験結果として、第３の実験によって検出された出力値を、複素平面にプロットする。なお、実際の実験結果では、図９に示すプロットよりもプロット数は多い。
【００４６】
次いで、電極対１００の抵抗値が等しく、特定のインピーダンスが異なる複数の出力値のプロットについて、最小二乗法を用いて、当該複数の出力値のプロットを通過する直線又は曲線を表す関係式（以下では「第２の特定関係式」と呼ぶ）（例えばＲｅ＝α２×Ｉｍ＋β２；Ｉｍは虚部、Ｒｅは実部、α２は傾き、β２は実軸の切片を、それぞれ示す）を、電極対１００の抵抗値の複数の値のそれぞれについて算出する。図９に示すように、本実施例では、第２の特定関係式が、一次関数である場合について説明する。なお、図９において、直線ＲＥ１は、電極対１００の抵抗値が５００ｋΩの場合、直線ＲＥ２は、電極対１００の抵抗値が２ｋΩの場合、のそれぞれおける第２の特定関係式によって示される直線を示す。
【００４７】
第１の特定関係式の傾きα２及び切片β２は、電極対１００の抵抗値によって変動する。このため、関係式α１（Ｃ），関係式β１（Ｃ）と同様の手法を用いて、傾きα２と電極対１００の抵抗値Ｒとの関係式α２（Ｒ）と、切片β２と電極対１００の抵抗値Ｒとの関係式β２（Ｒ）と、を決定する。関係式α２（Ｒ）は、例えば、α２（Ｒ）＝ｕ×Ｒ２＋ｖ×Ｒ＋ｗ（ｕ、ｖ、ｗは定数）と決定され、関係式β２（Ｒ）は、例えば、β２（Ｒ）＝ｘ×Ｒ２＋ｙ×Ｒ＋ｚ（ｘ、ｙ、ｚは定数）と決定される。
【００４８】
メモリ８６には、抵抗値関係式ＦＣとして、Ｉｍ＝α２（Ｒ）×Ｒｅ＋β２（Ｒ）が格納される。
【００４９】
なお、例えば、第１の特定関係式と第２の特定関係式との少なくとも一方が、Ｎ次関数（Ｎは２以上の整数）である場合には、Ｎ次関数の関係式の各係数を決定してもよい。例えば、第１の特定関係式が二次関数（即ちＩｍ＝α３×Ｒｅ２＋β３×Ｒｅ＋γ３）である場合、α３、β３、γ３のそれぞれについて、電極対１００の静電容量Ｃとの関係式α３（Ｃ）、β３（Ｃ）、γ３（Ｃ）を決定してもよい。そして、メモリ８６は、静電容量関係式ＦＡとして、Ｉｍ＝α３（Ｃ）×Ｒｅ２＋β３（Ｃ）×Ｒｅ＋γ３（Ｃ）を格納してもよい。
【００５０】
（燃料供給ユニット１の動作）
次いで、燃料供給ユニット１の動作について説明する。運転者が、自動車を始動させると、燃料供給ユニット１は駆動する。図１に示すように、燃料供給ユニット１が駆動すると、リザーブカップ２０内の燃料は、低圧フィルタ３２を通過して、ポンプ本体３４内に吸引される。この構成によれば、低圧フィルタ３２によって、ポンプ本体３４内に、異物が混入することを防止することができる。ポンプ本体３４内の燃料は、ポンプ本体３４内のインペラによって昇圧され、排出口３４ｂから高圧フィルタ３６に排出される。燃料は、高圧フィルタ３６のフィルタ部材によって濾過され、パイプ９４に送り出される。そして、燃料は、吐出ポート１２からエンジンに供給される。
【００５１】
プレッシャーレギュレータ４２は、プレッシャーレギュレータ４２内の燃料の圧力が所定圧以上になると、パイプ９４内の過剰な燃料を、放出パイプ５２に放出する。図２の破線矢印で示すように、放出パイプ５２内の燃料は、連通口６７を通過して、貯蔵空間１１０に流入する。貯蔵空間１１０に流入した燃料は、電極１０６の外周に沿って、対向面１０４ａと対向面１０６ａとの間を通過する。燃料は、貯蔵空間１１０を下方から上方に流れ、連通口１０４ｂを通過して、貯蔵空間１１０から貯蔵空間１２０に流入する。貯蔵空間１２０に流入した燃料は、貯蔵空間１２０を上方から下方に流れ、連通口６８から貯蔵空間１２０外に放出される。
【００５２】
次いで、図１０を参照して、制御装置８０が実行する特定処理について説明する。制御装置８０は、燃料供給ユニット１の駆動中、センサユニット２を用いて、燃料に含まれるアルコールの濃度及び電極対１００の抵抗値、即ち、燃料の導電率に関する値の検出を繰り返し実行する。
を特定するための特定処理を実行する。制御装置８０は、燃料供給ユニット１が停止されるまで、エタノール濃度及び抵抗値の検出を繰り返し実行する。
【００５３】
具体的には、ＣＰＵ８４は、発振部８２に、外部電源（図示省略）から入外部端子９２を介して供給される直流の電力を、予め決められた周波数（例えば１０Ｈｚ〜３ＭＨｚ）の信号（即ち交流電流）に変換させる。Ｓ１０において、ＣＰＵ８４は、変換済みの信号を、電極１０６に供給する。この結果、電極対１００に電荷が蓄積され、静電容量が発生する。電極１０６に信号が供給されると、電極１０４から信号処理部８８に出力信号が出力される。
【００５４】
Ｓ１２では、信号処理部８８は、電極１０４から出力される出力信号を取得する。次に、Ｓ１４では、信号処理部８８は、Ｓ１２で取得された出力信号の振幅及び位相から、特定のインピーダンス特性を示す実部Ｒｅと虚部Ｉｍとを特定し、ＣＰＵ８４に供給する。次いで、Ｓ１６では、ＣＰＵ８４は、Ｓ１４で取得された実部Ｒｅと、虚部Ｉｍと、静電容量関係式ＦＡ、即ち、Ｉｍ＝α１（Ｃ）×Ｒｅ＋β１（Ｃ）を用いて、電極対１００の静電容量を算出する。電極対１００の間には、燃料が充満しているため、電極対１００の静電容量は、燃料の誘電率に相関して変動する。ガソリンの誘電率とアルコールの誘電率とは大きく異なるため、燃料の誘電率、即ち、電極対１００の静電容量は、アルコール濃度によって変化する。
【００５５】
次いで、Ｓ１８において、ＣＰＵ８４は、発振部８２に、外部電源から外部端子９２を介して供給される直流の電力を、サーミスタ１０８に供給させる。信号処理部８８は、サーミスタ１０８に流れる直流電流の値から、サーミスタ１０８の抵抗値を算出して、ＣＰＵ８４に供給する。Ｓ２０では、ＣＰＵ８４は、サーミスタ１０８の抵抗値から、サーミスタ１０８の温度を検出する。なお、メモリ８６には、サーミスタ１０８の抵抗値からサーミスタ１０８の温度を算出するための数式（又はデータベース）が格納されている。サーミスタ１０８の温度は、貯蔵空間１１０内の燃料の温度に略等しい。このため、ＣＰＵ８４は、サーミスタ１０８の温度を検出することによって、貯蔵空間１１０内の燃料の温度を検出することができる。
【００５６】
次いで、Ｓ２２では、ＣＰＵ８４は、検出された燃料の温度と、算出された電極対１００の静電容量と、濃度関係式ＦＢ（即ちＣ＝ｆ１（Ｅ）×ΔＴ＋ｆ２（Ｅ））と、を用いて、燃料のアルコール濃度を算出する。ＣＰＵ８４は、検出されたエタノール濃度を、ＥＣＵ（Engine Control Unitの略）に出力する。ＥＣＵは、燃料中のエタノール濃度に応じて、エンジンに供給する燃料量を調整する。
【００５７】
さらに、Ｓ２４では、ＣＰＵ８４は、信号処理部８８から取得された実部Ｒｅと、虚部Ｉｍと、抵抗値関係式ＦＣ、即ちＩｍ＝α２（Ｒ）×Ｒｅ＋β２（Ｒ）と、を用いて、電極対１００の抵抗値を算出して、Ｓ１０に戻る。なお、ＣＰＵ８４は、特定された電極対１００の抵抗値が、予め決められた範囲内にあるか否かを判断する。例えば、燃料内に導電性の異物（例えば鉄粉）が含まれている場合、電極対１００の抵抗値は小さくなる（即ち燃料の導電率が上昇する）。燃料内の異物の含有量が多い場合、当該燃料がエンジンに供給されると、エンジンに異常が発生し得る。ＣＰＵ８４は、電極対１００の抵抗値が、予め決められた範囲外にある場合、燃料タンク内の燃料が、正常な燃料でないことを示す信号を、自動車の表示装置（図示省略）に供給する。自動車の表示装置は、燃料タンク内の燃料が正常な燃料でないことを表示する。これにより、運転者は、燃料タンク内の燃料が、正常な燃料でないことを知ることができる。
【００５８】
（本実施例の効果）
本実施例のセンサユニット２及び特定処理では、静電容量関係式ＦＡ、濃度関係式ＦＢ、抵抗値関係式ＦＣを用いて、燃料のアルコール濃度及び電極対１００の抵抗値が特定される。静電容量関係式ＦＡ、濃度関係式ＦＢ、抵抗値関係式ＦＣは、特定のインピーダンスが異なる複数種類の回路を用いた実験（又はシミュレーション）によって得られた関係式である。各関係式ＦＡ、ＦＢ、ＦＣを用いて、燃料のアルコール濃度及び電極対１００の抵抗値を特定するため、電極対１００からの出力信号が及ぼされるセンサユニット２の回路構成、即ち、図３に記載されている制御装置８０、電極対１００、サーミスタ１０８を含む回路構成のインピーダンスの影響を排除することができる。なお、特定のインピーダンスは、回路構成によって発生するインダクタンス、レジスタンス等を含む。
【００５９】
この結果、各関係式ＦＡ、ＦＢ、ＦＣを用いて、電極対１００の静電容量をより正確に特定することができる。また、本実施例のセンサユニット２は、静電容量関係式ＦＡ、濃度関係式ＦＢ、抵抗値関係式ＦＣを格納しているため、例えば、周囲の環境、経年変化等によって、特定のインピーダンス特性が変動した場合であっても、特定処理を実行することによって、電極対１００からの出力信号に及ぼされる特定のインピーダンスの影響を排除することができる。
【００６０】
また、本実施例のセンサユニット２及び特定処理では、濃度関係式ＦＢを用いているために、燃料の温度の影響を考慮して、燃料のアルコール濃度を特定することができる。
【００６１】
（対応関係）
本実施例では、静電容量関係式ＦＡ、濃度関係式ＦＢ、抵抗値関係式ＦＣがそれぞれ、「インピーダンス特性」の一例であり、電極対１００の静電容量と、電極対１００の抵抗値とが、それぞれ、「電気的特性値」の一例である。
【００６２】
（第２実施例）
第１実施例と異なる点を説明する。第２実施例では、図３の破線で示すように、メモリ８６は、静電容量データマップＭＡと、濃度データマップＭＢと、抵抗値データマップＭＣと、を格納している。メモリ８６は、さらに、静電容量データベースＢＡ及び抵抗値データベースＢＣを格納している。一方、メモリ８６は、静電容量関係式ＦＡ、濃度関係式ＦＢ、抵抗値関係式ＦＣを格納していない。各データマップＭＡ，ＭＢ，ＭＣ及び各データベースＢＡ，ＢＣは、予め実験又はシミュレーションによって特定され、予めメモリ８６に格納されている。
【００６３】
静電容量データマップＭＡと、静電容量データベースＢＡとは、第１の実験の実験結果に基づいて作成される。静電容量データマップＭＡは、出力信号の実部Ｒｅと虚部Ｉｍとの組合せと、第１の特定関係式の傾きα１と切片β１との組合せと、が対応付けられた（即ち、マッピングされた）データマップである。静電容量データベースＢＡは、図４に示される複数の直線ＰＦ１〜ＰＦ３を含む複素平面を描画するためのデータを含む。図４では、３本の直線ＰＦ１〜ＰＦ３が示されているが、静電容量データベースＢＡは、３本以上、例えば、電極対１００の静電容量が、１０ｐＦ〜８０ｐＦにおいて、１０ｐＦ毎に８本の直線を含む複素平面を描画するためのデータであってもよい。
【００６４】
濃度データマップＭＢは、第２の実験の実験結果に基づいて作成される。濃度データマップＭＢは、電極対１００の静電容量と燃料温度との組合せと、燃料のアルコール濃度と、が対応付けられた（即ち、マッピングされた）データマップである。
【００６５】
抵抗値データマップＭＣと、抵抗値データベースＢＣとは、第３の実験の実験結果に基づいて作成される。抵抗値データマップＭＣは、出力信号の実部Ｒｅと虚部Ｉｍとの組合せと、第２の特定関係式の傾きα２と切片β２との組合せと、が対応付けられた（即ち、マッピングされた）データマップである。抵抗値データベースＢＣは、図９に示される複数の直線ＲＥ１、ＲＥ２を含む複素平面を描画するためのデータを含む。図９では、２本の直線Ｒ１、ＲＥ２が示されているが、抵抗値データベースＢＣは、３本以上の直線を含む複素平面を描画するためのデータであってもよい。
【００６６】
図１０に示す特定処理では、ＣＰＵ８４は、Ｓ１４において特定された実部Ｒｅと虚部Ｉｍとが取得されると、Ｓ１６において、Ｓ１４で特定された実部Ｒｅと虚部Ｉｍと静電容量データマップＭＡと静電容量データベースＢＡを用いて、電極対１００の静電容量を特定する。具体的には、まず、ＣＰＵ８４は、Ｓ１４で特定された実部Ｒｅと虚部Ｉｍと静電容量データマップＭＡとを用いて、第１の特定関係式の傾きα１と切片β１の組合せを特定する。
【００６７】
次いで、ＣＰＵ８４は、特定された傾きα１と切片β１と静電容量データベースＢＡとを用いて、図１１に示す複素平面を特定する。例えば、図１１の複素平面では、図４の複素平面に、特定された傾きα１と切片β１によって示される直線ＰＦ４が含まれている。次いで、ＣＰＵ８４は、予め決められた実部の値（以下では「基準値」と呼ぶ）に対する直線ＰＦ４の虚部の値Ｉｍ４を算出する。同様に、ＣＰＵ８４は、直線ＰＦ４の両隣に位置する直線ＰＦ１，ＰＦ２のそれぞれについて、基準値に対する虚部の値Ｉｍ１，Ｉｍ２を算出する。
【００６８】
次に、ＣＰＵ８４は、虚部の値Ｉｍ１、Ｉｍ２、Ｉｍ４と、直線ＰＦ１によって示される電極対１００の静電容量１０ｐＦと、直線ＰＦ２によって示される電極対１００の静電容量４５ｐＦと、を用いて、直線ＰＦ４の際の電極対１００の静電容量を特定する。即ち、ＣＰＵ８４は、１０ｐＦ＋（４５ｐＦ−１０ｐＦ）×Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）を算出することによって、直線ＰＦ４の際の電極対１００の静電容量を特定する。なお、Ｘは、虚部の値Ｉｍ４−Ｉｍ２の絶対値を示し、Ｙは、虚部の値Ｉｍ１−Ｉｍ４の絶対値を示す。
【００６９】
図１１に示すように、実部が大きくなるのに従って、各直線ＰＦ１〜ＰＦ３の間隔が広くなる。このため、基準値を大きくすることによって、より正確に電極対１００の静電容量を特定することができる。
【００７０】
Ｓ２２では、ＣＰＵ８４は、検出された燃料の温度と、算出された電極対１００の静電容量と、濃度データマップＭＢと、を用いて、燃料のアルコール濃度を特定する。また、Ｓ２４では、ＣＰＵ８４は、Ｓ１４で特定された実部Ｒｅと虚部Ｉｍと、抵抗値データマップＭＣと抵抗値データベースＢＣとを用いて、電極対１００の抵抗値を特定する。具体的には、まず、ＣＰＵ８４は、Ｓ１４で特定された実部Ｒｅと虚部Ｉｍと抵抗値データマップＭＣを用いて、第２の特定関係式の傾きα２と切片β２との組合せとを特定する。
【００７１】
次いで、ＣＰＵ８４は、特定された傾きα２と切片β２と抵抗値データベースＢＣとを用いて、図１２に示す複素平面を特定する。ＣＰＵ８４は、Ｓ１６と同様の処理を実行して、傾きα２と切片β２よって示される直線ＲＥ３によって示される電極対１００の抵抗値を特定する。
【００７２】
（本実施例の効果）
本実施例のセンサユニット２及び特定処理によっても、電極対１００からの出力信号に及ぼされる特定のインピーダンスの影響を排除することができる。また、本実施例のセンサユニット２は、静電容量データマップＭＡと、濃度データマップＭＢと、抵抗値データマップＭＣと、静電容量データベースＢＡ及び抵抗値データベースＢＣを格納しているため、第１実施例と同様に、特定のインピーダンス特性が変動した場合であっても、電極対１００からの出力信号に含まれる特定のインピーダンスの影響を排除することができる。
【００７３】
また、本実施例のセンサユニット２及び特定処理では、濃度データマップＭＢを用いているために、電極対１００からの出力信号に含まれる燃料の温度の影響を考慮して、燃料のアルコール濃度を特定することができる。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００７５】
（変形例）
（１）上記の実施例では、センサユニット２は、センサ装置６０を用いて、燃料中のエタノール濃度を検出している。しかしながら、センサユニット２は、燃料の劣化の程度（例えば、燃料の酸化の程度）、燃料の液位等を検出してもよい。
【００７６】
（２）「センサユニット」は、燃料以外の液体、例えば、冷却水の性状（例えば劣化の程度、冷却水の種類、液位）を検出するために用いられてもよい。
【００７７】
（３）上記の各実施例では、放出パイプ５２は、プレッシャーレギュレータ４２に接続されている。しかしながら、放出パイプ５２は、パイプ９４から分岐していてもよいし、ポンプ本体３４のベーパジェットに接続されていてもよい。
【００７８】
（４）上記の各実施例では、センサ装置６０の電極の個数は限定されない。例えば、センサ装置６０等は、２個以上の電極を備えていてもよい。
【００７９】
（５）上記の第１実施例では、メモリ８６は、静電容量関係式ＦＡ、濃度関係式ＦＢ、抵抗値関係式ＦＣを格納している。しかしながら、メモリ８６は、静電容量関係式ＦＡ、濃度関係式ＦＢ、抵抗値関係式ＦＣから得られる数式を格納していてもよい。例えば、メモリ８６は、静電容量関係式ＦＡから得られる電極対１００の静電容量Ｃを算出する数式を格納していてもよい。例えば、静電容量関係式ＦＡが、Ｉｍ＝α１（Ｃ）×Ｒｅ＋β１（Ｃ）＝Ｐ×Ｃ２＋Ｑ×Ｃ＋Ｒ（Ｐ、Ｑ、Ｒは定数）である場合、メモリ８６は、以下の数式を格納していてもよい。
【００８０】
【数１】
2015145824.tif 000003
【００８１】
（６）また、メモリ８６は、各関係式ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、データマップＭＡ，ＭＢ，ＭＣに代えて、複数個のデータベースを格納していてもよい。なお、メモリ８６に格納される「インピーダンス特性」は、関係式、データマップ、データベースに限定されない。
【００８２】
（７）上記の各実施例では、ＣＰＵ８４は、燃料の誘電率に関する値として、電極対１００の静電容量を特定するが、これと共に、あるいはこれに代えて、ＣＰＵ８４は、燃料の誘電率を特定してもよい。この場合、例えば、メモリ８６は、静電容量関係式ＦＡに代えて、燃料の誘電率と電極対１００からの出力信号との関係を示す関係式、データマップ等を格納していてもよい。同様に、ＣＰＵ８４は、燃料の導電率に関する値として、電極対１００の抵抗値を特定するが、これと共に、あるいはこれに代えて、ＣＰＵ８４は、燃料の導電率を特定してもよい。この場合、例えば、メモリ８６は、抵抗値関係式ＦＣに代えて、燃料の導電率と電極対１００からの出力信号との関係を示す関係式、データマップ等を格納していてもよい。本実施例の関係式、データマップ等は、予め実験等によって特定され、メモリ８６に格納されていてもよい。
【００８３】
（８）上記の各実施例のセンサ装置６０等は、燃料の温度を検出するために、サーミスタ以外の温度検出素子を備えていてもよい。
【００８４】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００８５】
１：燃料供給ユニット、２：センサユニット、３０：燃料ポンプユニット、６０：センサ装置、８０：制御装置、８１：制御部、８２：発振部、８６：メモリ、８８：信号処理部、１００：電極対、１０４，１０６：電極、１０８：サーミスタ、ＦＡ：静電容量関係式、ＦＢ：濃度関係式、ＦＣ：抵抗値関係式、ＭＡ：静電容量データマップ、ＭＢ：濃度データマップ、ＭＣ：抵抗値データマップ、ＢＡ：静電容量データベース、ＢＣ：抵抗値データベース
【図１】
2015145824.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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