(57)【要約】【課題】流体の流量を検知すると同時に、流体の液種、濃度も検知することが可能なコンパクトで、かつ正確にしかも迅速に流体の流量、液種、濃度を検知する。【解決手段】被検知流体が流通する主流路と、主流路から分岐した副流路と、副流路に設けられた流量・液種検知センサー装置とを備えた流量・液種検知装置を用いて、被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、副流路開閉弁を弁閉して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に一時滞留させて、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行うとともに、被検知流体の流量を検知する際には、副流路開閉弁を弁開して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に流通させて、流量を検知する。【選択図】  図１
2005030888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流量を検知するとともに、流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知するための流量・液種検知装置であって、
被検知流体が流通する主流路と、
前記主流路から分岐した副流路と、
前記副流路に設けられた流量・液種検知センサー装置と、
前記副流路に設けられ、前記流量・液種検知センサー装置への被検知流体の流通を制御する副流路開閉弁と、
前記流量・液種検知センサーと副流路開閉弁を制御する制御装置を備え、
前記制御装置が、
前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、前記副流路開閉弁を弁閉して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に一時滞留させて、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行うとともに、
前記被検知流体の流量を検知する際には、前記副流路開閉弁を弁開して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に流通させて、流量を検知するように制御するように構成されていることを特徴とする流量・液種検知装置。
【請求項２】
前記副流路の流量・液種検知センサー装置の下流側に逆支弁が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の流量・液種検知装置。
【請求項３】
前記主流路に設けられ、該主流路への被検知流体の流通を制御する主流路開閉弁を備えることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項４】
前記制御装置が、
前記被検知流体の流量が小さい場合に、主流路開閉弁を弁閉し、
前記被検知流体の流量が大きい場合に、主流路開閉弁を弁開するように制御するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の流量・液種検知装置。
【請求項５】
前記主流路にオリフィスが配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項６】
前記流量・液種検知センサー装置が、
流量・液種検知センサー装置本体内に導入された被検知流体を一時滞留させる流量・液種検知室と、
前記流量・液種検知室内に配設された流量・液種検知センサーヒーターと、
前記流量・液種検知センサーヒーターから一定間隔離間して、前記流量・液種検知室内に配設された液温センサーとを備え、
前記流量・液種検知センサーヒーターが、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された流量・液種検知用液温センサーとを備え、
前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、前記流量・液種検知センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記流量・液種検知室内に一時滞留した被検知流体を加熱し、前記流量・液種検知用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行うように構成するとともに、
前記被検知流体の流量を検知する際には、前記流量・液種検知センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記流量・液種検知室内を流通する被検知流体を加熱し、前記流量・液種検知用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、流量を検知するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項７】
前記電圧出力差Ｖ０が、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
であることを特徴とする請求項６に記載の流量・液種検知装置。
【請求項８】
前記制御装置が、予め制御装置に記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被検知流体について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知するように構成されていることを特徴とする請求項６から７のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項９】
前記制御装置が、前記被検知流体の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照流体についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項１０】
前記制御装置が、予め制御装置に記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被検知流体について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、前記被検知流体の流量を検知するように構成されていることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項１１】
前記流量・液種検知センサーヒーターが、ヒーターと、流量・液種検知用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状流量・液種検知センサーヒーターであることを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項１２】
前記流量・液種検知センサーヒーターのヒーターと流量・液種検知用液温センサーとが、それぞれ金属フィンを介して、被検知流体と接触するように構成されていることを特徴とする請求項６から１１のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項１３】
前記液温センサーが、金属フィンを介して、被検知流体と接触するように構成されていることを特徴とする請求項６から１２のいずれかに記載の流量・液種検知装置。
【請求項１４】
流体の流量を検知するとともに、流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知するための流量・液種検知方法であって、
被検知流体が流通する主流路と、
前記主流路から分岐した副流路と、
前記副流路に設けられた流量・液種検知センサー装置とを備えた流量・液種検知装置を用いて、
前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、前記副流路開閉弁を弁閉して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に一時滞留させて、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行うとともに、
前記被検知流体の流量を検知する際には、前記副流路開閉弁を弁開して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に流通させて、流量を検知することを特徴とする流量・液種検知方法。
【請求項１５】
前記副流路の流量・液種検知センサー装置の下流側に逆支弁が配設されていることを特徴とする請求項１４に記載の流量・液種検知方法。
【請求項１６】
前記主流路に設けられ、該主流路への被検知流体の流通を制御する主流路開閉弁を備えることを特徴とする請求項１４から１５のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項１７】
前記被検知流体の流量が小さい場合に、主流路開閉弁を弁閉し、
前記被検知流体の流量が大きい場合に、主流路開閉弁を弁開するように制御することを特徴とする請求項１６に記載の流量・液種検知方法。
【請求項１８】
前記主流路にオリフィスが配設されていることを特徴とする請求項１４から１７のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項１９】
前記流量・液種検知センサー装置が、
流量・液種検知センサー装置本体内に導入された被検知流体を一時滞留させる流量・液種検知室と、
前記流量・液種検知室内に配設された流量・液種検知センサーヒーターと、
前記流量・液種検知センサーヒーターから一定間隔離間して、前記流量・液種検知室内に配設された液温センサーとを備え、
前記流量・液種検知センサーヒーターが、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された流量・液種検知用液温センサーとを備え、
前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、前記流量・液種検知センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記流量・液種検知室内に一時滞留した被検知流体を加熱し、前記流量・液種検知用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知するとともに、
前記被検知流体の流量を検知する際には、前記流量・液種検知センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記流量・液種検知室内を流通する被検知流体を加熱し、前記流量・液種検知用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、流量を検知することを特徴とする請求項１４から１８のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項２０】
前記電圧出力差Ｖ０が、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
であることを特徴とする請求項１９に記載の流量・液種検知方法。
【請求項２１】
予め記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被検知流体について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知することを特徴とする請求項１９から２０のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項２２】
前記被検知流体の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照流体についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする請求項１９から２１のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項２３】
予め記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被検知流体について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、前記被検知流体の流量を検知することを特徴とする請求項１９から２２のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項２４】
前記流量・液種検知センサーヒーターが、ヒーターと、流量・液種検知用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状流量・液種検知センサーヒーターであることを特徴とする請求項１９から２３のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項２５】
前記流量・液種検知センサーヒーターのヒーターと流量・液種検知用液温センサーとが、それぞれ金属フィンを介して、被検知流体と接触するように構成されていることを特徴とする請求項１９から２４のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項２６】
前記液温センサーが、金属フィンを介して、被検知流体と接触するように構成されていることを特徴とする請求項１９から２５のいずれかに記載の流量・液種検知方法。
【請求項２７】
ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知する自動車の流量・液種検知装置であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側に、請求項１から１３のいずれかの流量・液種検知装置を配設したことを特徴とする自動車の流量・液種検知装置。
【請求項２８】
ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知する自動車の流量・液種検知方法であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側のガソリンを、請求項１４から２６のいずれかの流量・液種検知方法を用いて、ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知することを特徴とする自動車の流量・液種検知方法。
【請求項２９】
自動車の排気ガスの低減装置であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側に、請求項１から１３のいずれかの流量・液種検知装置を配設するとともに、
前記流量・液種検知装置で検知されたガソリン若しくは軽油の流量、種類に基づいて、着火タイミングを調整する着火タイミング制御装置を備えることを特徴とする自動車の排気ガスの低減装置。
【請求項３０】
自動車の排気ガスの低減方法であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側のガソリン若しくは軽油を、請求項１４から２６のいずれかの流量・液種検知方法を用いて、ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知するとともに、
前記流量・液種検知装置で検知されたガソリン若しくは軽油の流量、種類に基づいて、着火タイミングを調整することを特徴とする自動車の排気ガスの低減方法。
【請求項３１】
自動車の排気ガスの低減装置であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側に、請求項１から１３のいずれかの流量・液種検知装置を配設するとともに、
前記流量・液種検知装置で検知されたガソリン若しくは軽油の流量、種類に基づいて、ガソリン若しくは軽油の圧縮率を調整するガソリン若しくは軽油圧縮制御装置を備えることを特徴とする自動車の排気ガスの低減装置。
【請求項３２】
自動車の排気ガスの低減方法であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側のガソリンを、請求項１４から２６のいずれかの流量・液種検知方法を用いて、ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知するとともに、
前記流量・液種検知装置で検知されたガソリン若しくは軽油の流量、種類に基づいて、ガソリンの圧縮率を調整することを特徴とする自動車の排気ガスの低減方法。
【請求項３３】
自動車の排気ガスの低減装置であって、
触媒装置の上流側に尿素溶液を供給する尿素溶液供給機構を備え、
前記尿素溶液供給機構が、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成されるとともに、
前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側に、請求項１から１３のいずれかの流量・液種検知装置を配設したことを特徴とする自動車の排気ガスの低減装置。
【請求項３４】
自動車の排気ガスの低減方法であって、
尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成される尿素溶液供給機構を介して、触媒装置の上流側に尿素溶液を供給するとともに、
請求項１４から２６のいずれかの流量・液種検知方法を用いて、前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側の尿素溶液の流量、尿素濃度を検知することを特徴とする自動車の排気ガスの低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車における燃料であるガソリン、軽油、プラントなどの有機溶液などの流体の種類、濃度、ならびに流量を検知する流量・液種検知装置および流量・液種検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の排気ガスには、未燃焼のハイドロカーボン（ＨＣ）、ＮＯｘガス、ＳＯｘガスなどの汚染物質が含まれているため、これを低減するために、例えば、ＳＯｘではガソリン中のＳを除去したり、触媒によって未燃焼のＨＣを燃焼することによって低減することが行われている。
【０００３】
すなわち、図１７に示したように、自動車システム１００は、空気をオートマックエレメント（フィルター）１０２で取り入れて、空気流量センサー１０４を介してエンジン１０６に送り込んでいる。また、ガソリンタンク１０８内のガソリンをガソリンポンプ１１０を介して、エンジン１０６に送り込んでいる。
【０００４】
そして、Ａ／Ｆセンサー１１２の検出結果に基づいて、所定の理論空燃比となるように燃料噴射制御装置１１４でエンジン１０６での燃料の噴射が制御されるようになっている。
【０００５】
そして、エンジン１０６からの排気ガスは、排気ガス中のハイドロカーボン（ＨＣ）が触媒装置１１６で燃焼された後、酸素濃度センサー１１８を介して、排気ガスとして排出されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような自動車システムにおいて、世界中で販売されているガソリンには、図１８に示したように、蒸留性状の相違する（蒸発のし易さの相違する）様々なガソリンが存在する。
【０００７】
すなわち、図１８は、ガソリンの蒸留性状を示すものであり、パーセントと温度との関係、例えば、横軸５０％（Ｔ５０）のところは、各種のガソリンがその５０％が蒸発する温度は何℃かを示している。
【０００８】
この図１８に示したように、例えば、標準ガソリンＮｏ．３に対して、Ａ２のガソリンは、最も重質な（蒸発しにくい）ガソリンを示し、Ｎｏ．７のガソリンは、最も軽質な（蒸発し易い）ガソリンを示している。
【０００９】
従って、下記の表１に示したように、例えば、標準ガソリンＮｏ．３で理論空燃比となるように調整した自動車において、より重質なガソリンＡ２を用いた場合には、排気ガス中のＨＣの量は少ないが、特にエンジン、触媒装置が暖まっていないエンジン始動時において、トルクが不足しまうことになる。
【００１０】
逆に、より軽質なガソリンＮｏ．７を用いた場合には、トルクは十分であるが、理論空燃比を上回ってしまい、特にエンジン、触媒装置が暖まっていないエンジン始動時において、排気ガス中のＨＣの量が多くなってしまい、環境に与える影響が大きく好ましくない。
【００１１】
【表１】
2005030888.tif 000003
【００１２】
ところで、本発明者等は、特許文献１において、既に、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対し被検知流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づき、被検知流体の種類を判別する流体検知方法であって、発熱体への通電を周期的に行う方法を提案している。
【００１３】
しかしながら、この流体検知方法では、発熱体への通電を周期的に行う（多パルスで行う）必要があるので、検知に時間を要することになり、瞬時に流体を検知することは困難である。また、この方法は、例えば、水と空気と油などの性状のかなり異なる物質に対して、代表値によって流体検知を行うことが可能であるが、性状のかなり近似した、上記のようなガソリン同士の正確で迅速な検知を行うことは困難である。
【００１４】
一方、最近では、排ガス中のＮＯｘが環境に与える影響を考慮して、例えば、ガソリン、軽油などの自動車燃料からの排気ガス中のＮＯｘを低減するために、尿素溶液を触媒装置１１６に供給することによって、ＮＯｘを還元してＮ２ガスとして無害化する方法が提案されている。
【００１５】
すなわち、図１９に示したように、自動車システム１００において、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンク１３２と、尿素ポンプ１３４と、尿素ポンプ１３４から送給された尿素溶液を触媒装置１１６の上流側に噴霧する尿素噴霧装置１３６とから構成される尿素溶液供給機構１３０を介して、触媒装置１１６の上流側に尿素溶液を供給するように構成されている。
【００１６】
ところで、このような自動車システムにおいて、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５％、Ｈ２０が６７．５％とするのが好適である。
【００１７】
このため、従来では、触媒装置１１６の上流側に噴霧される尿素の濃度が一定であるかどうかを判断するために、触媒装置１１６の上流側と下流側にそれぞれ、ＮＯｘセンサー１４０、１４２を配設して、ＮＯｘの濃度を測定することによって行われている。
【００１８】
しかしながら、このＮＯｘセンサー１４０、１４２は、ＮＯｘの低減率の結果によって、尿素濃度を測定するので、事前に尿素溶液タンク１３２内ないし噴霧される尿素の濃度を検知するのは不可能である。また、このＮＯｘセンサー１４０、１４２は、感度があまり良好ではなかった。
【００１９】
さらに、上記のガソリン、尿素溶液を用いた自動車システムのいずれにおいても、ガソリンの流量、液種、尿素溶液の流量、濃度を把握して、エンジン、触媒装置を制御して、ＨＣやＮＯｘを低減するためには重要である。
【００２０】
ところで、このような流体の流量を検知する装置として、特許文献２において、薄膜素子を用いた傍熱型流量センサーを用い、流体の流量に対応する電気的出力を得るためにブリッジ回路を含む電気回路を使用し、発熱体に印加される電圧により被検知流体の流量を検知する熱式流量センサーが提案されている。
【００２１】
しかしながら、特許文献２の流量センサーでは、流体の流量を検知することができるが、同時に、流体の液種、濃度を検知することは不可能である。
【００２２】
従って、上記のようにガソリンの流量、液種、尿素溶液の流量、濃度を把握するためには、上記のようなガソリンの種類を検知する検知装置と、尿素溶液の濃度を測定する装置以外に、別途、特許文献２のような流速測定装置を設ける必要があるため、システムが大型化してしまうおそれがある。
【００２３】
なお、このような流体として、このような自動車システムだけでなく、灯油を利用したシステム、プラントなどにおいて有機溶媒中に物質を溶解させた溶液を用いる場合にも、同様に、流量、濃度を検知する必要があり、同じような問題がある。
【００２４】
【特許文献１】
特開平１１−１５３５６１号公報（特に、段落［００４２］〜段落［００４９］参照）
【特許文献２】
特開平１１−１１８５６６号公報
【００２５】
本発明は、このような現状に鑑み、流体の流量を検知すると同時に、流体の液種、濃度も検知することが可能なコンパクトで、かつ正確にしかも迅速に流体の流量、液種、濃度を検知することの可能な流量・液種検知装置および流量・液種検知方法を提供することを目的とする。
【００２６】
また、本発明は、このような流量・液種検知装置および流量・液種検知方法を用いた自動車の流量・液種検知装置および自動車の流量・液種検知方法を提供することを目的とする。
【００２７】
さらに、本発明は、このような流量・液種検知装置および流量・液種検知方法を用いた、排気ガスを効率的に低減できるとともに、燃費を向上すること可能な自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の流量・液種検知装置は、流体の流量を検知するとともに、流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知するための流量・液種検知装置であって、
被検知流体が流通する主流路と、
前記主流路から分岐した副流路と、
前記副流路に設けられた流量・液種検知センサー装置と、
前記副流路に設けられ、前記流量・液種検知センサー装置への被検知流体の流通を制御する副流路開閉弁と、
前記流量・液種検知センサーと副流路開閉弁を制御する制御装置を備え、
前記制御装置が、
前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、前記副流路開閉弁を弁閉して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に一時滞留させて、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行うとともに、
前記被検知流体の流量を検知する際には、前記副流路開閉弁を弁開して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に流通させて、流量を検知するように制御するように構成されていることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の流量・液種検知方法は、流体の流量を検知するとともに、流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知するための流量・液種検知方法であって、
被検知流体が流通する主流路と、
前記主流路から分岐した副流路と、
前記副流路に設けられた流量・液種検知センサー装置とを備えた流量・液種検知装置を用いて、
前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、前記副流路開閉弁を弁閉して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に一時滞留させて、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行うとともに、
前記被検知流体の流量を検知する際には、前記副流路開閉弁を弁開して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に流通させて、流量を検知することを特徴とする。
【００３０】
このように構成することによって、被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、副流路開閉弁を弁閉して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に一時滞留させて、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を、正確かつ迅速に行うことができる。
【００３１】
一方、被検知流体の流量を検知する際には、副流路開閉弁を弁開して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に流通させて、流量を検知することができる。
【００３２】
従って、流体の流量を検知すると同時に、流体の液種、濃度も検知することが、正確にしかも迅速に可能であり、しかも、１つの流量・液種検知装置で、流体の流量を検知すると同時に、流体の液種、濃度も検知することが可能であるので、コンパクトであり、例えば、自動車システムに適用すれば、システム全体をコンパクトにすることが可能である。
【００３３】
また、本発明は、前記副流路の流量・液種検知センサー装置の下流側に逆支弁が配設されていることを特徴とする。
【００３４】
このように副流路の流量・液種検知センサー装置の下流側に逆支弁を配設することによって、例えば、流体を流通させる送液装置であるポンプの種類、駆動系の種類によって、脈流が発生して逆流が生じる場合に、この逆流を抑えることができる。
【００３５】
従って、流量・液種検知センサー装置内での流体の逆流が防止できるので、液種検知、濃度検知、および流量の検知の際に、流体の逆流によって影響されることなく、これらの検知を正確かつ迅速に行うことができる。
【００３６】
また、本発明は、前記主流路に設けられ、該主流路への被検知流体の流通を制御する主流路開閉弁を備えることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の流量・液種検知装置は、前記制御装置が、
前記被検知流体の流量が小さい場合に、主流路開閉弁を弁閉し、
前記被検知流体の流量が大きい場合に、主流路開閉弁を弁開するように制御するように構成されていることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の流量・液種検知方法は、前記被検知流体の流量が小さい場合に、主流路開閉弁を弁閉し、
前記被検知流体の流量が大きい場合に、主流路開閉弁を弁開するように制御することを特徴とする。
【００３９】
このように被検知流体の流量が小さい場合に、主流路開閉弁を弁閉することによって、副流路に被検知流体を流して、流量・液種検知センサー装置における検知に必要な流体の流量を確保すことができる。
【００４０】
逆に、被検知流体の流量が大きい場合に、主流路開閉弁を弁開することによって、主流路に流体を流すことによって、副流路を流れる流体の流量を低下させて、流量・液種検知センサー装置における検知に必要なだけの流体の流量を確保すことができる。
【００４１】
従って、流量のダイナミックレンジが広い場合にも対応することが可能であり、感度範囲の広い流量・液種検知装置および流量・液種検知方法を提供することが可能である。
【００４２】
また、本発明は、前記主流路にオリフィスが配設されていることを特徴とする。
【００４３】
このように主流路にオリフィスが配設されているので、主流路内の圧力損失が小さく、副流路内を流体が流れにくい場合において、オリフィスによって主流路の圧力損失を上昇することができ、これによって、副流路内に検知に必要な一定の流量の流体を流すことができ、確実に上記のような検知を行うことが可能である。
【００４４】
また、本発明の流量・液種検知装置は、前記流量・液種検知センサー装置が、
流量・液種検知センサー装置本体内に導入された被検知流体を一時滞留させる流量・液種検知室と、
前記流量・液種検知室内に配設された流量・液種検知センサーヒーターと、
前記流量・液種検知センサーヒーターから一定間隔離間して、前記流量・液種検知室内に配設された液温センサーとを備え、
前記流量・液種検知センサーヒーターが、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された流量・液種検知用液温センサーとを備え、
前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、前記流量・液種検知センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記流量・液種検知室内に一時滞留した被検知流体を加熱し、前記流量・液種検知用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行うように構成するとともに、
前記被検知流体の流量を検知する際には、前記流量・液種検知センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記流量・液種検知室内を流通する被検知流体を加熱し、前記流量・液種検知用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、流量を検知するように構成されていることを特徴とする。
【００４５】
また、本発明の流量・液種検知方法は、前記流量・液種検知センサー装置が、
流量・液種検知センサー装置本体内に導入された被検知流体を一時滞留させる流量・液種検知室と、
前記流量・液種検知室内に配設された流量・液種検知センサーヒーターと、
前記流量・液種検知センサーヒーターから一定間隔離間して、前記流量・液種検知室内に配設された液温センサーとを備え、
前記流量・液種検知センサーヒーターが、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された流量・液種検知用液温センサーとを備え、
前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、前記流量・液種検知センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記流量・液種検知室内に一時滞留した被検知流体を加熱し、前記流量・液種検知用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知するとともに、
前記被検知流体の流量を検知する際には、前記流量・液種検知センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記流量・液種検知室内を流通する被検知流体を加熱し、前記流量・液種検知用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、流量を検知することを特徴とする。
【００４６】
このように構成することによって、パルス電圧を所定時間印加するだけで良いので、短時間の加熱で、しかも、例えば、ガソリンなどの流体を引火する温度に加熱することなく、正確かつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することが可能である。
【００４７】
すなわち、流体の動粘度とセンサー出力との相関関係を利用し、自然対流を利用しており、しかも、１パルスの印加電圧を利用しているので、正確かつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することが可能である。
【００４８】
また、本発明は、前記電圧出力差Ｖ０が、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
であることを特徴とする。
【００４９】
このように構成することによって、１パルスの印加電圧に対して、所定回数のサンプリングの平均値に基づいて、電圧出力差Ｖ０を正確に得ることができるので、正確かつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することが可能である。
【００５０】
また、本発明の流量・液種検知装置は、前記制御装置が、予め制御装置に記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被検知流体について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知するように構成されていることを特徴とする。
【００５１】
また、本発明のガソリンの流量・液種検知方法は、予め記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被検知流体について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、前記被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を検知することを特徴とする。
【００５２】
このように構成することによって、予め記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被検知流体について得られた電圧出力差Ｖ０によって、流体の種類、濃度を検知するので、より正確で迅速に流体の種類、濃度を検知することが可能である。
【００５３】
また、本発明の流量・液種検知装置は、前記制御装置が、前記被検知流体の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照流体についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする。
【００５４】
また、本発明の流量・液種検知方法は、前記被検知流体の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照流体についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする。
【００５５】
このように構成することによって、被検知流体の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照流体についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するので、温度による電圧出力差Ｖ０の影響をなくして、電圧出力Ｖｏｕｔをガソリンの性状とより正確に相関関係を付与することができ、さらに正確で迅速に、流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することが可能である。
【００５６】
また、本発明の流量・液種検知装置は、前記制御装置が、予め制御装置に記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被検知流体について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、前記被検知流体の流量を検知するように構成されていることを特徴とする。
【００５７】
また、本発明の流量・液種検知方法は、予め記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被検知流体について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、前記被検知流体の流量を検知することを特徴とする。
【００５８】
このように構成することによって、予め記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被検知流体について得られた電圧出力差Ｖ０によって、流体の流量を検知するので、より正確で迅速に流体の流量を検知することが可能である。
【００５９】
また、本発明は、前記流量・液種検知センサーヒーターが、ヒーターと、流量・液種検知用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状流量・液種検知センサーヒーターであることを特徴とする。
【００６０】
このように構成することによって、機械的動作を行う機構部分が存在しないので、経時劣化や流体中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することができる。
【００６１】
しかも、センサー部を極めて小型に構成できるので、熱応答性が極めて良好で正確な流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することができる。
【００６２】
また、本発明は、前記流量・液種検知センサーヒーターのヒーターと流量・液種検知用液温センサーとが、それぞれ金属フィンを介して、被検知流体と接触するように構成されていることを特徴とする。
【００６３】
このように構成することによって、流量・液種検知センサーヒーターのヒーターと流量・液種検知用液温センサーとが、直接被検知流体と接触しないので、経時劣化や流体中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することができる。
【００６４】
また、本発明は、前記液温センサーが、金属フィンを介して、被検知流体と接触するように構成されていることを特徴とする。
【００６５】
このように構成することによって、液温センサーが、直接被検知流体と接触しないので、経時劣化や流体中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することができる。
【００６６】
また、本発明の自動車の流量・液種検知装置は、ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知する自動車の流量・液種検知装置であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側に、上記のいずれかの流量・液種検知装置を配設したことを特徴とする。
【００６７】
また、本発明の自動車の流量・液種検知方法は、ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知する自動車の流量・液種検知方法であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側のガソリンを、上記のいずれかの流量・液種検知方法を用いて、ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知することを特徴とする。
【００６８】
このように構成することによって、自動車において、正確かつ迅速にガソリン若しくは軽油の種類を検知することが可能である。
【００６９】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減装置は、自動車の排気ガスの低減装置であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側に、上記のいずれかの流量・液種検知装置を配設するとともに、
前記流量・液種検知装置で検知されたガソリン若しくは軽油の流量、種類に基づいて、着火タイミングを調整する着火タイミング制御装置を備えることを特徴とする。
【００７０】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減方法は、自動車の排気ガスの低減方法であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側のガソリン若しくは軽油を、上記のいずれかの流量・液種検知方法を用いて、ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知するとともに、
前記流量・液種検知装置で検知されたガソリン若しくは軽油の流量、種類に基づいて、着火タイミングを調整することを特徴とする。
【００７１】
このように構成することによって、ガソリン若しくは軽油の流量、種類の検知結果に基づいて着火タイミングを調整することができるので、ガソリン若しくは軽油の流量、種類に応じて、適切な着火タイミングを得ることができる。
【００７２】
従って、特にエンジン、触媒装置が暖まっていないエンジン始動時においても、トルクが減少することなく、排気ガス中のＨＣ、ＮＯｘの量も低減でき、しかも燃費の向上も図ることができる。
【００７３】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減装置は、自動車の排気ガスの低減装置であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側に、上記のいずれかの流量・液種検知装置を配設するとともに、
前記流量・液種検知装置で検知されたガソリン若しくは軽油の流量、種類に基づいて、ガソリン若しくは軽油の圧縮率を調整するガソリン若しくは軽油圧縮制御装置を備えることを特徴とする。
【００７４】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減方法は、自動車の排気ガスの低減方法であって、
ガソリン若しくは軽油タンク内、またはガソリン若しくは軽油ポンプの上流側または下流側のガソリンを、上記のいずれかの流量・液種検知方法を用いて、ガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知するとともに、
前記流量・液種検知装置で検知されたガソリン若しくは軽油の流量、種類に基づいて、ガソリンの圧縮率を調整することを特徴とする。
【００７５】
このように構成することによって、ガソリン若しくは軽油の流量、種類の検知結果に基づいてガソリン若しくは軽油の圧縮率を調整することができるので、ガソリンの種類に応じて、適切なガソリン若しくは軽油の圧縮率を得ることができる。
【００７６】
従って、特にエンジン、触媒装置が暖まっていないエンジン始動時においても、トルクが減少することなく、排気ガス中のＨＣ、ＮＯｘの量も低減でき、しかも燃費の向上も図ることができる。
【００７７】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減装置は、自動車の排気ガスの低減装置であって、
触媒装置の上流側に尿素溶液を供給する尿素溶液供給機構を備え、
前記尿素溶液供給機構が、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成されるとともに、
前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側に、上記のいずれかの流量・液種検知装置を配設したことを特徴とする。
【００７８】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減方法は、自動車の排気ガスの低減方法であって、
尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成される尿素溶液供給機構を介して、触媒装置の上流側に尿素溶液を供給するとともに、
上記のいずれかの流量・液種検知方法を用いて、前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側の尿素溶液の流量、尿素濃度を検知することを特徴とする。
【００７９】
このように構成することによって、尿素溶液が固化せずに、触媒装置の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５％、Ｈ２０が６７．５％であるか否かを正確に迅速に判断できる。
【００８０】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができる。
【００８１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００８２】
図１は、本発明の流量・液種検知装置の実施例の概略図、図２は、本発明の流量・液種検知装置の流量・液種検知センサー装置の実施例の概略上面図、図３は、図２のＡ−Ａ線での断面図、図４は、図３の流量・液種検知センサーの装着状態を示す部分拡大断面図、図５は、流量・液種検知センサーの断面図、図６は、流量・液種検知センサーの薄膜チップ部の積層状態を示す部分拡大分解斜視図、図７は、本発明の流量・液種検知装置の流量・液種検知センサー装置の実施例の概略回路構成図、図８は、本発明の流量・液種検知装置を用いた液種検知方法を示す時間−電圧の関係を示すグラフ、図９は、本発明の流量・液種検知装置を用いた液種検知方法を示す検量線を示すグラフ、図１０は、本発明の流量・液種検知装置を用いた液種検知方法の出力補正方法を示すグラフ、図１１は、本発明の流量・液種検知装置を用いた流量検知方法を示す検量線を示すグラフである。
【００８３】
図１において、１は、全体で本発明の流量・液種検知装置を示している。流量・液種検知装置１は、例えば、ガソリン、軽油、尿素溶液などの被検知流体が流通する主流路２を備えている。また、この主流路２から分岐して、副流路３が設けられている。
【００８４】
副流路３には、流量・液種検知センサー装置１０が設けられるとともに、その上流側には、流量・液種検知センサー装置１０への被検知流体の流通を制御する副流路開閉弁５が設けられている。さらに、この副流路３には、流量・液種検知センサー装置１０の下流側には、逆支弁６が配設されている。
【００８５】
一方、主流路２には、主流路への被検知流体の流通を制御する主流路開閉弁７が設けられるとともに、その下流側にオリフィス８が配設されている。
【００８６】
さらに、これらの流量・液種検知センサー装置１０、副流路開閉弁５、主流路開閉弁７を制御するための通信装置を含んだセンサー制御装置９が設けられている。なお、自動車に適用する場合には、このセンサー制御装置９に、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｕｎｉｔ）４が接続されている。
【００８７】
なお、この場合、これらの副流路開閉弁５、主流路開閉弁７としては、特に限定されるものではないが、例えば、電磁弁などを採用することができる。
【００８８】
また、オリフィス８としても、特に限定されるものではなく、例えば、フランジタップオリフィス、可変オリフィス、複数の細管を備えたオリフィスなどが採用することができる。
【００８９】
このように構成される流量・液種検知装置１は、下記のように作動される。
【００９０】
被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、センサー制御装置９（またはＥＣＵ４）の制御によって、副流路開閉弁５を弁開した後、副流路開閉弁５を弁閉して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置１０内に一時滞留させて、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行うように制御されるようになっている。
【００９１】
一方、被検知流体の流量を検知する際には、センサー制御装置９（またはＥＣＵ４）の制御によって、副流路開閉弁５を弁開して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置１０内に流通させて、この状態で流量を検知するように制御されるようになっている。
【００９２】
この場合、センサー制御装置９（またはＥＣＵ４）は、被検知流体の流量が小さい場合に、主流路開閉弁７を弁閉し、逆に、被検知流体の流量が大きい場合に、主流路開閉弁７を弁開するように制御するように構成されている。
【００９３】
すなわち、このように被検知流体の流量が小さい場合に、主流路開閉弁７を弁閉することによって、副流路３に被検知流体を流して、流量・液種検知センサー装置１０における検知に必要な流体の流量を確保すことができる。
【００９４】
逆に、被検知流体の流量が大きい場合に、主流路開閉弁７を弁開することによって、主流路２に流体を流すことによって、副流路３を流れる流体の流量を低下させて、流量・液種検知センサー装置１０における検知に必要なだけの流体の流量を確保すことができる。
【００９５】
従って、流量のダイナミックレンジが広い場合にも対応することが可能であり、感度範囲が広くなる。
【００９６】
なお、副流路３の流量・液種検知センサー装置１０の下流側に逆支弁６を配設することによって、例えば、流体を流通させる送液装置であるポンプの種類、駆動系の種類によって、脈流が発生して逆流が生じる場合に、この逆流を抑えることができる。
【００９７】
従って、流量・液種検知センサー装置１０内での流体の逆流が防止できるので、液種検知、濃度検知、および流量の検知の際に、流体の逆流によって影響されることなく、これらの検知を正確かつ迅速に行うことができる。
【００９８】
さらに、主流路２にオリフィス８が配設されているので、主流路２内の圧力損失が小さく、副流路３内を流体が流れにくい場合において、オリフィス８によって主流路２の圧力損失を上昇することができ、これによって、副流路３内に検知に必要な一定の流量の流体を流すことができ、確実に検知を行うことが可能である。
【００９９】
以下に、本発明の流量・液種検知装置１において用いられる流量・液種検知センサー装置１０について説明する。
【０１００】
図２および図３に示したように、本発明の流量・液種検知センサー装置１０は、流量・液種検知センサー装置本体１２と、流量・液種検知センサー装置本体１２の内部に形成された第１の流路１４と、第２の流路１６とを備えている。
【０１０１】
図２の矢印で示したように、流体流入口１８から第１の流路１４を経て、流量・液種検知室２０に一時滞留するように構成されている。この流量・液種検知室２０には、その上部の略トラック形状の流量・液種検知センサー用開口部２２が形成されている。
【０１０２】
この流量・液種検知センサー用開口部２２には、図３に示したように、流量・液種検知センサー２４が装着されている。
【０１０３】
図４に示したように、流量・液種検知センサー２４は、流量・液種検知センサーヒーター２５と、この流量・液種検知センサーヒーター２５から一定間隔離間して配置された液温センサー２８とを備えている。そして、これらの流量・液種検知センサーヒーター２５と、液温センサー２８とが、モールド樹脂３０によって一体的に形成されている。
【０１０４】
また、図５に示したように、この流量・液種検知センサーヒーター２５には、リード電極３２と、薄膜チップ部３４とを備えている。また、流量・液種検知センサーヒーター２５には、モールド樹脂３０から流量・液種検知センサー用開口部２２を介して、流量・液種検知室２０内に突設して、被検知流体と直接接触する金属製のフィン３６を備えている。そして、これらのリード電極３２と、薄膜チップ部３４と、フィン３６とは、ボンディングワイヤー３８にて相互に電気的に接続されている。
【０１０５】
一方、液温センサー２８も、流量・液種検知センサーヒーター２５と同様な構成となっており、ぞれぞれ、リード電極３２と、薄膜チップ部３４と、フィン３６、ボンディングワイヤー３８を備えている。
【０１０６】
図６に示したように、薄膜チップ部３４は、例えば、Ａｌ２Ｏ３からなる基板４０と、ＰＴからなる温度センサー（感温体）４２と、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜４４と、ＴａＳｉＯ２からなるヒーター（発熱体）４６と、Ｎｉからなる発熱体電極４８と、ＳｉＯ２からなる保護膜５０と、Ｔｉ／Ａｕからなる電極パッド５２とを順に積層した薄膜状のチップから構成されている。
【０１０７】
なお、液温センサー２８の薄膜チップ部３４も同様な構造であるが、ヒーター（発熱体）４６を作用させずに、温度センサー（感温体）４２のみを作用させるように構成している。
【０１０８】
そして、この流量・液種検知センサー２４で、被検知流体の液種、濃度、ならびに流量が検知された後、被検知流体は、流量・液種検知室２０から、第２の流路１６から流体排出口５４を介して外部に排出されるようになっている。
【０１０９】
また、図２および図３では、流量・液種検知センサー２４に接続される回路基板部材、これを被う蓋部材を省略している。
【０１１０】
本発明の軽油の流量・液種検知センサー装置１０では、図７に示したような回路構成となっている。
【０１１１】
図７において、流量・液種検知センサー２４の流量・液種検知センサーヒーター２５の流量・液種検知用液温センサー２６と、液温センサー２８とが、二つの抵抗６４、６６を介して接続されて、ブリッジ回路６８を構成している。そして、このブリッジ回路６８の出力が、増幅器７０の入力に接続されて、この増幅器７０の出力が、検知制御部を構成するコンピュータ７２の入力に接続されている。
【０１１２】
また、流量・液種検知センサーヒーター２５のヒーター７４が、コンピュータ７２の制御によって印加電圧が制御されるようになっている。
【０１１３】
このように構成される流量・液種検知センサー装置１０では、以下のようにして、例えば、ガソリンの液種検知が行われる。
【０１１４】
先ず、センサー制御装置９（またはＥＣＵ４）の制御によって、副流路開閉弁５を弁開した後、副流路開閉弁５を弁閉して、流量・液種検知センサー装置１０の第１の流路１４の流体流入口１８から被検知流体を流入させて、流量・液種検知室２０に一時滞留させた状態とする。
【０１１５】
そして、図７および図８に示したように、コンピュータ７２の制御によって、流量・液種検知センサーヒーター２５のヒーター７４に、パルス電圧Ｐを所定時間、この実施例の場合には、４秒間印加し、センシング部、すなわち、図７に示したように、センサーブリッジ回路６８のアナログ出力の温度変化を測定する。
【０１１６】
すなわち、図８に示したように、流量・液種検知センサーヒーター２５のヒーター７４にパルス電圧Ｐを印加する前のセンサーブリッジ回路６８の電圧差を、１秒間に所定回数、この実施例の場合には、２５６回サンプリングし、その平均値を平均初期電圧Ｖ１とする。この平均初期電圧Ｖ１の値は、流量・液種検知用液温センサー２６の初期温度に対応する。
【０１１７】
そして、図８に示したように、流量・液種検知センサーヒーター２５のヒーター７４に、所定のパルス電圧Ｐ、この実施例では、１０Ｖの電圧を４秒間印加する。次に、所定時間後、この実施例では、３秒後からの１秒間に所定回数、この実施例では、２５６回ピーク電圧をサンプリングした値を平均ピーク電圧Ｖ２とする。この平均ピーク電圧Ｖ２は、流量・液種検知用液温センサー２６のピーク温度に対応する。
【０１１８】
そして、電平均初期電圧Ｖ１と平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
から電圧出力差Ｖ０を得る。
【０１１９】
そして、このような方法で、図９に示したように、予め所定の参照流体について、この実施例では、最も重質な（蒸発しにくい）ガソリンＡ２と、最も軽質な（蒸発し易い）ガソリンＮｏ．７について、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーを得ておき、これを、制御装置を構成するコンピュータ７２に記憶させておく。
【０１２０】
そして、この検量線データーに基づいて、コンピュータ７２において比例計算を行い、被検知流体について得られた電圧出力差Ｖ０によって、ガソリンの種別を検知するように構成されている。
【０１２１】
具体的には、図１０に示したように、被検知流体の測定温度Ｔにおける電圧出力差Ｖ０についての電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照流体（この実施例では、ガソリンＡ２とガソリンＮｏ．７）についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するようになっている。
【０１２２】
すなわち、図１０（Ａ）に示したように、検量線データーに基づいて、温度Ｔにおいて、ガソリンＡ２の電圧出力差Ｖ０−Ａ２、ガソリンＮｏ．７の電圧出力差Ｖ０−７、被検知流体の電圧出力差Ｖ０−Ｓが得られる。
【０１２３】
そして、図１０（Ｂ）に示したように、この際の閾値参照流体の液種出力を、所定の電圧となるように、すなわち、この実施例では、ガソリンＡ２の液種出力を３．５Ｖ、ガソリンＮｏ．７の液種出力を０．５Ｖとして、被検知流体の電圧出力Ｖｏｕｔを得ることによって、ガソリンの性状と相関を持たせることができるようになっている。
【０１２４】
この被検知流体の電圧出力Ｖｏｕｔを、予め検量線データーに基づいて、コンピュータ７２に記憶されたデーターと比較することによって、ガソリンの液種検知を正確にかつ迅速に（瞬時に）行うことが可能となる。
【０１２５】
なお、以上の場合、パルス幅（パルス印加時間）としては、液種検知、濃度検知の場合には、被検知流体が滞留しているので、余り流体を過熱しないようにするために、好ましくは、５秒未満とするのが望ましい。これに対して、流量検知の場合には、パルス幅（パルス印加時間）としては、被検知流体が滞留していないので、１秒以上であれば、流量の検知が可能である。
【０１２６】
なお、以上のガソリンの液種検知方法は、自然対流を利用して、ガソリンの動粘度とセンサー出力が相関関係を有している原理を利用しているものである。
【０１２７】
また、このようなガソリンの流量・液種検知方法においては、図１８に示したガソリンの蒸留性状において、蒸留性状Ｔ３０〜Ｔ７０で行うとより相関関係があることがわかっており、望ましいものである。
【０１２８】
一方、流量・液種検知センサー装置１０では、以下のようにして、例えば、ガソリンの流量検知が行われる。
被検知流体の流量を検知する際には、センサー制御装置９（またはＥＣＵ４）の制御によって、副流路開閉弁５を弁開して、流量・液種検知センサー装置１０の第１の流路１４の流体流入口１８から被検知流体を流入させて、流量・液種検知室２０から、第２の流路１６を経て、流体排出口５４を介して外部に排出して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置１０内に流通させた状態とする。
【０１２９】
この状態で、上記の液種検知と同様にして、被検知流体の電圧出力Ｖｏｕｔを得て、図１１に示したような予め測定しておいた流量に関する検量線データーに基づいて、コンピュータ７２に記憶されたデーターと比較することによって、ガソリンの流量検知を正確にかつ迅速に（瞬時に）行うことが可能となる。
【０１３０】
なお、図１１に示した検量線データーは、図１２に示したような測定装置を用いて、市販ハイオクガソリンについて、市販の流量計を用いて、測定した結果の一例を示したものである。
【０１３１】
この場合、流量を０〜１８０リットル／時で流し、流量・液種検知センサー装置１０への条件としては、パルス時間が３〜５秒、好ましくは、４秒、パルス電圧を、１０Ｖ（２５０ｍＶ相当）で、５〜１２秒、温度を０〜８０℃とするのが望ましい。
【０１３２】
また、被検知流体の濃度を測定する場合、例えば、識別尿素溶液の場合も、上記の液種検知と同様にして、電圧出力Ｖｏｕｔを得ることによって、尿素の性状と相関を持たせることができるようになっている。
【０１３３】
この被識別尿素溶液の電圧出力Ｖｏｕｔを、図１３に示したように、予め測定しておいた尿素溶液の検量線データーに基づいて、コンピュータ７２に記憶されたデーターと比較することによって、尿素溶液の尿素濃度識別を正確にかつ迅速に（瞬時に）行うことが可能となる。
【０１３４】
図１４は、このように構成される流量・液種検知装置１を、自動車システムに適用した実施例を示す、図１７と同様な概略図である。
【０１３５】
なお、図１７と同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１３６】
この自動車システム１００では、ガソリンタンク１０８内またはガソリンポンプ１１０の上流側に、流量・液種検知装置１を配設している。
【０１３７】
この流量・液種検知装置１によって、ガソリンタンク１０８内またはガソリンポンプ１１０の上流側または下流側（なお、この実施例では、説明の便宜上、上流側の場合を示した）のガソリンの液種、流量の検知を行ってガソリンの種類に応じて、制御装置１２０の制御によって、着火タイミング制御装置１２２によって、着火タイミングを調整するように構成されている。
【０１３８】
すなわち、例えば、軽質な（蒸発し易い）ガソリンＮｏ．７が検知された場合には、着火タイミングを早め、逆に、重質な（蒸発しにくい）ガソリンＡ２が検知された場合には、着火タイミングを遅めるように制御される。
【０１３９】
これによって、特にエンジン、触媒装置が暖まっていないエンジン始動時においても、トルクが減少することなく、排気ガス中のＨＣの量も低減でき、しかも燃費の向上も図ることができる。
【０１４０】
図１５は、このように構成される流量・液種検知装置１を、自動車システムに適用した実施例を示す、図１７と同様な概略図である。
【０１４１】
なお、図１７と同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１４２】
この自動車システム１００では、ガソリンタンク１０８内またはガソリンポンプ１１０の上流側に、流量・液種検知装置１を配設している。
【０１４３】
この流量・液種検知装置１によって、ガソリンタンク１０８内またはガソリンポンプ１１０の上流側または下流側（なお、この実施例では、説明の便宜上、上流側の場合を示した）のガソリンの液種、流量検知を行ってガソリンの種類に応じて、制御装置１２０の制御によって、ガソリン圧縮制御装置１２４によって、ガソリンの圧縮率を調整するように構成されている。
【０１４４】
すなわち、例えば、軽質な（蒸発し易い）ガソリンＮｏ．７が検知された場合には、圧縮率を低くし、逆に、重質な（蒸発しにくい）ガソリンＡ２が検知された場合には、圧縮率を高めるように制御される。
【０１４５】
これによって、特にエンジン、触媒装置が暖まっていないエンジン始動時においても、トルクが減少することなく、排気ガス中のＨＣの量も低減でき、しかも燃費の向上も図ることができる。
【０１４６】
図１６は、このように構成される流量・液種検知装置１を、尿素溶液を用いた自動車システムに適用した実施例を示す、図１９と同様な概略図である。
【０１４７】
なお、図１９と同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１４８】
この自動車システム１００では、尿素溶液タンク１３２内または尿素ポンプ１３４の上流側に、流量・液種検知装置１を配設している。
【０１４９】
この流量・液種検知装置１によって、尿素溶液タンク１３２内または尿素ポンプ１３４の上流側または下流側（なお、この実施例では、説明の便宜上、上流側の場合を示した）の尿素溶液の尿素濃度識別を行って，  触媒装置１１６の上流側に噴霧される尿素の濃度を、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するために、例えば、尿素３２．５％、Ｈ２０が６７．５％と一定の状態とするようになっている。
【０１５０】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができる。
【０１５１】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、パルス電圧Ｐ、サンプリング回数などは適宜変更することができる。
【０１５２】
また、上記実施例では、自動車システムのガソリン、尿素溶液について説明したが、軽油、灯油を用いる自動車システムにも、また、これら以外の流体を用いる場合、例えば、プラントなどにおいて、有機溶媒に物質を溶かした有機溶液を流す装置などにおいても、流体の種類、濃度、流量を検知する場合にも適用できるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１５３】
【発明の効果】
本発明によれば、被検知流体の液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を行う際には、副流路開閉弁を弁閉して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に一時滞留させて、液種検知、濃度検知のいずれか、またはその両方を、正確かつ迅速に行うことができる。
【０１５４】
一方、被検知流体の流量を検知する際には、副流路開閉弁を弁開して、被検知流体を流量・液種検知センサー装置内に流通させて、流量を検知することができる。
【０１５５】
従って、流体の流量を検知すると同時に、流体の液種、濃度も検知することが、正確にしかも迅速に可能であり、しかも、１つの流量・液種検知装置で、流体の流量を検知すると同時に、流体の液種、濃度も検知することが可能であるので、コンパクトであり、例えば、自動車システムに適用すれば、システム全体をコンパクトにすることが可能である。
【０１５６】
また、本発明によれば、副流路の流量・液種検知センサー装置の下流側に逆支弁を配設することによって、例えば、流体を流通させる送液装置であるポンプの種類、駆動系の種類によって、脈流が発生して逆流が生じる場合に、この逆流を抑えることができる。
【０１５７】
従って、流量・液種検知センサー装置内での流体の逆流が防止できるので、液種検知、濃度検知、および流量の検知の際に、流体の逆流によって影響されることなく、これらの検知を正確かつ迅速に行うことができる。
【０１５８】
また、本発明によれば、被検知流体の流量が小さい場合に、主流路開閉弁を弁閉することによって、副流路に被検知流体を流して、流量・液種検知センサー装置における検知に必要な流体の流量を確保すことができる。
【０１５９】
逆に、被検知流体の流量が大きい場合に、主流路開閉弁を弁開することによって、主流路に流体を流すことによって、副流路を流れる流体の流量を低下させて、流量・液種検知センサー装置における検知に必要なだけの流体の流量を確保すことができる。
【０１６０】
従って、流量のダイナミックレンジが広い場合にも対応することが可能であり、感度範囲の広い流量・液種検知装置および流量・液種検知方法を提供することが可能である。
【０１６１】
また、本発明によれば、主流路にオリフィスが配設されているので、主流路内の圧力損失が小さく、副流路内を流体が流れにくい場合において、オリフィスによって主流路の圧力損失を上昇することができ、これによって、副流路内に検知に必要な一定の流量の流体を流すことができ、確実に上記のような検知を行うことが可能である。
【０１６２】
また、本発明によれば、パルス電圧を所定時間印加するだけで良いので、短時間の加熱で、しかも、例えば、ガソリンなどの流体を引火する温度に加熱することなく、正確かつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することが可能である。
【０１６３】
すなわち、流体の動粘度とセンサー出力との相関関係を利用し、自然対流を利用しており、しかも、１パルスの印加電圧を利用しているので、正確かつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することが可能である。
【０１６４】
また、本発明によれば、１パルスの印加電圧に対して、所定回数のサンプリングの平均値に基づいて、電圧出力差Ｖ０を正確に得ることができるので、正確かつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することが可能である。
【０１６５】
また、本発明によれば、予め記憶された所定の参照流体についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被検知流体について得られた電圧出力差Ｖ０によって、流体の種類、濃度、および流量を検知するので、より正確で迅速に流体の種類、濃度、流量を検知することが可能である。
【０１６６】
また、本発明によれば、被検知流体の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照流体についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するので、温度による電圧出力差Ｖ０の影響をなくして、電圧出力Ｖｏｕｔをガソリンの性状とより正確に相関関係を付与することができ、さらに正確で迅速に、流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することが可能である。
【０１６７】
また、本発明によれば、流量・液種検知センサーヒーターが、ヒーターと、流量・液種検知用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状流量・液種検知センサーヒーターであるので、機械的動作を行う機構部分が存在しないので、経時劣化や流体中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することができる。
【０１６８】
しかも、センサー部を極めて小型に構成できるので、熱応答性が極めて良好で正確な流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することができる。
【０１６９】
また、本発明によれば、流量・液種検知センサーヒーターのヒーターと流量・液種検知用液温センサーとが、直接被検知流体と接触しないので、経時劣化や流体中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することができる。
【０１７０】
さらに、本発明によれば、液温センサーが、直接被検知流体と接触しないので、経時劣化や流体中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に流体の種類、濃度、および流体の流量を検知することができる。
【０１７１】
また、本発明によれば、自動車において、正確かつ迅速にガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知することが可能であるとともに、ガソリン若しくは軽油の流量、種類の検知結果に基づいて着火タイミングを調整することができるので、ガソリン若しくは軽油の流量、種類に応じて、適切な着火タイミングを得ることができる。
【０１７２】
また、本発明によれば、自動車において、正確かつ迅速にガソリン若しくは軽油の流量、種類を検知することが可能であるとともに、ガソリン若しくは軽油の流量、種類の検知結果に基づいてガソリンの圧縮率を調整することができるので、ガソリン若しくは軽油の流量、種類の種類に応じて、適切なガソリン若しくは軽油の圧縮率を得ることができる。
【０１７３】
従って、特にエンジン、触媒装置が暖まっていないエンジン始動時においても、トルクが減少することなく、排気ガス中のＨＣの量も低減でき、しかも燃費の向上も図ることができる。
【０１７４】
さらに、本発明によれば、尿素溶液が固化せずに、触媒装置の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５％、Ｈ２０が６７．５％であるか否かを正確に迅速に判断できる。
【０１７５】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の流量・液種検知装置の実施例の概略図である。
【図２】図２は、本発明の流量・液種検知装置の流量・液種検知センサー装置の実施例の概略上面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線での断面図である。
【図４】図４は、図３の流量・液種検知センサーの装着状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】図５は、流量・液種検知センサーの断面図である。
【図６】図６は、流量・液種検知センサーの薄膜チップ部の積層状態を示す部分拡大分解斜視図である。
【図７】図７は、本発明の流量・液種検知装置の流量・液種検知センサー装置の実施例の概略回路構成図である。
【図８】図８は、本発明の流量・液種検知装置を用いた液種検知方法を示す時間−電圧の関係を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の流量・液種検知装置を用いた液種検知方法を示す検量線を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の流量・液種検知装置を用いた液種検知方法の出力補正方法を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の流量・液種検知装置を用いた流量検知方法を示す検量線を示すグラフである。
【図１２】図１２は、図１１に示した検量線データーを得た測定装置全体の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の流量・液種検知装置を用いた濃度検知方法を示す検量線を示すグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の流量・液種検知装置１を、自動車システムに適用した実施例を示す、図１７と同様な概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の流量・液種検知装置１を、自動車システムに適用した実施例を示す、図１７と同様な概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の流量・液種検知装置１を、尿素溶液を用いた自動車システムに適用した実施例を示す、図１９と同様な概略図である。
【図１７】図１７は、従来の自動車システムの概略図である。
【図１８】図１８は、ガソリンの蒸留性状を示すグラフである。
【図１９】図１９は、従来の尿素溶液を用いた自動車システムの概略図である。
【符号の説明】
１          流量・液種検知装置
２          主流路
３          副流路
５          副流路開閉弁
６          逆支弁
７          主流路開閉弁
８          オリフィス
９          センサー制御装置
１０      流量・液種検知センサー装置
１２      流量・液種検知センサー装置本体
１４      第１の流路
１６      第２の流路
１８      流体流入口
２０      流量・液種検知室
２２      流量・液種検知センサー用開口部
２４      流量・液種検知センサー
２５      流量・液種検知センサーヒーター
２６      流量・液種検知用液温センサー
２８      液温センサー
３０      モールド樹脂
３２      リード電極
３４      薄膜チップ部
３６      フィン
３８      ボンディングワイヤー
４０      基板
４４      層間絶縁膜
４８      発熱体電極
５０      保護膜
５２      電極パッド
５４      流体排出口
６４      抵抗
６８      センサーブリッジ回路
７０      増幅器
７２      コンピュータ
７４      ヒーター
１００  自動車システム
１０４  空気流量センサー
１０６  エンジン
１０８  ガソリンタンク
１１０  ガソリンポンプ
１１２  センサー
１１４  燃料噴射制御装置
１１６  触媒装置
１１８  酸素濃度センサー
１２０  制御装置
１２２  着火タイミング制御装置
１２４  ガソリン圧縮制御装置
１３０  尿素溶液供給機構
１３２  尿素溶液タンク
１３４  尿素ポンプ
１３６  尿素噴霧装置
１４０，１４２              ＮＯｘセンサーセンサー
【図１】
2005030888.tif 000004
【図２】
2005030888.tif 000005
【図３】
2005030888.tif 000006
【図４】
2005030888.tif 000007
【図５】
2005030888.tif 000008
【図６】
2005030888.tif 000009
【図７】
2005030888.tif 000010
【図８】
2005030888.tif 000011
【図９】
2005030888.tif 000012
【図１０】
2005030888.tif 000013
【図１１】
2005030888.tif 000014
【図１２】
2005030888.tif 000015
【図１３】
2005030888.tif 000016
【図１４】
2005030888.tif 000017
【図１５】
2005030888.tif 000018
【図１６】
2005030888.tif 000019
【図１７】
2005030888.tif 000020
【図１８】
2005030888.tif 000021
【図１９】
2005030888.tif 000022