(57)【要約】燃料センサー（２０）は単一のキャパシタ（２２）を有し、このキャパシタは電極（２４、２６）間を燃料混合物が流れる際の容量及びコンダクタンス情報を得るために２つの異なるモードで動作する。２つの異なる発振器（１８０、１８２）を選択的に用いてコンダクタンス及び容量情報を得る。開示された実施例のキャパシタは、燃料が流れる電極間に隙間が形成されるようにほぼ円筒形の外側電極（２４）を内側電極（２６）の周りに装着したものである。燃料はキャパシタの誘電体として働くため、コンダクタンス及び容量を測定することができる。燃料センサーは、特定の状況のニーズに応じて車両の燃料供給系統内の種々の場所に組み込むことが容易である。１つの例では、燃料レール（１３２）の一部をキャパシタの一方の電極として使用する。
2004526170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ円筒形の第１の電極の少なくとも一部が第２の電極により、電極間を燃料が流れるように離隔して取り囲まれたキャパシタと、
燃料が電極間にある時のキャパシタの容量を指示するようにキャパシタに選択的に結合される第１の発振器と、
燃料が電極間にある時のキャパシタのコンダクタンスを指示するようにキャパシタに選択的に結合される第２の発振器と、
それぞれの指示を得るために第１及び第２の発振器をキャパシタに結合するコントローラとより成る燃料センサー。
【請求項２】
第１及び第２の発振器とキャパシタとの間に単一の機械的接続部を備え、コントローラはそれぞれの発振器を電気的に選択的に作動させてキャパシタにより指示のうちの所望の１つが得られるようにした請求項１のセンサー。
【請求項３】
各発振器に連携し、コントローラに応答して選択された発振器をキャパシタにより電気的に作動する電子スイッチを備えた請求項２のセンサー。
【請求項４】
燃料温度情報をコントローラへ送る温度指示器を備えた請求項１のセンサー。
【請求項５】
コントローラは、温度情報、容量の指示及びコンダクタンスの指示を用いて燃料成分含有量を決定する請求項４のセンサー。
【請求項６】
燃料成分含有量を示す複数の所定の値を有するメモリ部分を備え、コントローラは、温度情報、容量の指示及びコンダクタンスの指示に基づき所定の値の中から燃料成分含有量を決定する請求項５のセンサー。
【請求項７】
第１の電極は中空であり、コントローラ及び発振器は第１の電極内に支持されている請求項１のセンサー。
【請求項８】
発振器及びコントローラがその上に支持される基板を支持する本体を備えたコネクタ部分を備え、本体は第１の電極に受容され、第１の電極の外部にあって、車両の上に支持されたセンサーと別の電子コンポーネントとの間の電気的接続を行う端子支持部を備えた請求項７のセンサー。
【請求項９】
発振器とコントローラとを支持する基板を備え、この基板は電極のうち対応する電極との間に機械的に支持された少なくとも１つの導電ばねを有する請求項７のセンサー。
【請求項１０】
ばねは、基板の上の対応開口を介して少なくとも一部が受容されるポストと、対応する電極と接触するように付勢される少なくとも１つの導電性延長部とより成る請求項９のセンサー。
【請求項１１】
ばねは、対応電極と導電接触するように付勢される２つの導電性延長部を有する請求項１０のセンサー。
【請求項１２】
ばねはベリリウム銅より成る請求項９のセンサー。
【請求項１３】
第２の電極は開端部及び閉端部を有するほぼ円筒形状であり、開端部は第１の電極の選択部分の周りに受容されている請求項１のセンサー。
【請求項１４】
第２の電極の開端部は第１の電極の選択部分上に捲縮されている請求項１３のセンサー。
【請求項１５】
第２の電極の開端部と第１の電極との間に隔離部材を備え、隔離部材は第１の電極の選択部分上に受容される２つの半円形部分より成る請求項１３のセンサー。
【請求項１６】
第１の電極と第２の電極との間に少なくとも１つのＯリングを備え、このＯリングは電極を互いに電気的に隔離し、燃料がセンサーの選択部分と接触するのを阻止する流体シールを構成する請求項１３のセンサー。
【請求項１７】
車両の燃料供給系統の選択場所に直接受容される構成のコネクタ部分を備えた請求項１のセンサー。
【請求項１８】
車両の燃料供給システムと流体連通関係になるように構成されたハウジングを備え、キャパシタの少なくとも第１の電極はハウジング内に受容されている請求項１のセンサー。
【請求項１９】
第２の電極はハウジングより成る請求項１８のセンサー。
【請求項２０】
ハウジングは非導電性材料より成り、第１及び第２の電極はハウジング内に少なくとも一部が受容されている請求項１８のセンサー。
【請求項２１】
第２の電極は燃料レールの少なくとも選択部分より成る請求項１のセンサー。
【請求項２２】
第２の電極上に支持された燃料フィルタ材料を有する請求項１のセンサー。
【請求項２３】
車両の燃料ラインと流体連通関係になるように結合された非導電性チューブを有し、第１の電極はそのチューブ内に第１の電極とチューブとの間に隙間が存在するように支持されるため、燃料がチューブ内において第１の電極の外面の周りを流れ、第２の電極はチューブの外側にある請求項１のセンサー。
【請求項２４】
第２の電極はチューブの外面に固定された２つの半円筒形部材より成り、発振器はそれぞれ両方の半円筒形部材に結合され、チューブは電極に加えられる電気エネルギーから燃料を隔離する請求項２３のセンサー。
【請求項２５】
チューブ、電極、発振器及びコントローラを支持する単一のハウジングを備えた請求項２３のセンサー。
【請求項２６】
第１の電極は、チューブ内の所望の位置に維持されるように、チューブの内側表面に嵌装される複数のリブを有する請求項２３のセンサー。
【請求項２７】
第２の電極に連携する第３の電極を備え、第１の電極は燃料容量情報を収集するために使用され、第３の電極は水含有量情報を収集するために使用される請求項１のセンサー。
【請求項２８】
第１の電極と第３の電極とを支持する絶縁体を備え、この絶縁体は第１の電極及び第３の電極をそれぞれ部分的に取り囲んでいる請求項２７のセンサー。
【請求項２９】
燃料混合物の成分含有量を測定する方法であって、
２つの電極の間を燃料混合物が流れる単一のキャパシタを用意し、
電極間の燃料によりキャパシタのコンダクタンスの指示を得る第１のモードでキャパシタを使用し、
電極間の燃料によりキャパシタの容量の指示を得る第２のモードでキャパシタを使用するステップより成る方法。
【請求項３０】
キャパシタの第１のモードに関連する第１の周波数を有する第１の発振器を電気的に作動し、キャパシタの第２のモードに関連する第２の周波数を有する第２の発振器を電気的に作動するステップを含む請求項２９の方法。
【請求項３１】
燃料温度を測定し、測定した温度、容量の指示及びコンダクタンスの指示を用いて燃料混合物の成分含有量を求めるステップを含む請求項２９の方法。
【請求項３２】
センサーを車両の燃料供給系統の選択部分に直接連結し、選択部分をキャパシタの一方の電極として使用するステップを含む請求項２９の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的に、燃料センサーに関し、さらに詳細には、単一のキャパシタを２つの異なるモードで使用して燃料混合物のような流体の所望の特性を測定する燃料センサー装置に関する。
【従来技術】
【０００３】
種々の燃料センサーが知られている。燃料センサーは通常、車両の燃料系統内の燃料混合物の成分の測定に使用される。一部のセンサーは、燃料中のガソリンに対するアルコールの割合または比率のような燃料混合物の成分含有量を測定できる。測定した比率に応じて点火タイミング及び燃料噴射器により供給される燃料の量を適当な燃料流量制御装置により調整すればよい。
【０００４】
ガソリンとアルコールの相対的誘電率は、各々の酸素レベルが異なるため相違することが知られている。アルコールとガソリンとは異なる導電率を有する。従って、燃料混合物の相対的アルコール含有量は、流体の相対的誘電率、温度お及び導電率の明確な関数である。
【０００５】
公知のセンサーは、燃料混合物のこれら公知の特性を利用し、燃料成分の電気的特性に基づいて、例えば、燃料中のアルコールレベルの測定を行う。この分野の特許の例として、米国特許第４，９４５，８６３号及び５，３６７，２６４号がある。これらの特許はそれぞれ、流体の電気的特性により燃料成分の測定を行う燃料センサーを提供する方法を教示している。
【０００６】
現在の方式は満足すべきものであることがわかっているが、当業者は常に改良を試みている。例えば、多種多様な装置を車両内に収納する際の種々の制約により、コンポーネントのサイズを最小限に抑え、コンポーネントを車両システム内に一体化する便利さを最大にすることがいつも重要視されている。さらに、コストの節減は常に自動車の供給者にとって関心事である。
【０００７】
本発明は、燃料検知技術の経済的で便利な方式を提供する必要性に焦点を当てたものである。
【発明の概要】
【０００８】
一般的に、本発明は、２つの異なるモードで作動される単一のキャパシタを使用して燃料混合物の導電率及び誘電率を測定することにより燃料混合物の成分に関する情報を提供する燃料センサーに関する。
【０００９】
この燃料センサーは、１つの例では、車両燃料供給系統の一部として選択された場所で容易に挿入できるほぼ円筒形部分を有する。好ましい実施例の燃料センサーの本体は、事実上、燃料供給系統の選択部分の対応開口内に差し込まれる。
【００１０】
燃料センサーのキャパシタは、第１のほぼ円筒形の電極の少なくとも一部がもう一方の電極により取り囲まれたものである。燃料混合物は、適当な導電率及び誘電率情報を測定できるように電極間を流れるようにする。キャパシタは、事実上、誘電率及び導電率を測定するために２つの異なるモード（１つの例では２つの異なる発振器を使用する）で動作する。
【００１１】
その後、センサーの測定値を車両の別のコントローラに利用させ、燃料混合物の成分含有量を補償するために必要に応じてタイミング及び燃料供給量の調整を行う。
【００１２】
本発明の種々の実施例の多数の特徴及び利点は、現在において好ましい実施例の以下の詳細な説明から当業者であれば明らかになるであろう。
【実施例】
【００１３】
図１は、燃料混合物の電気的特性に関する情報を収集するためのキャパシタ２２を備えた燃料センサー２０の概略図である。この実施例は、車両の燃料供給系統内での使用に特に好適である。キャパシタ２２は、第１の電極２４及び第２の電極２６を有する。図示の例の電極はほぼ円筒形であり、外側電極２４は内側電極２６をほぼ取り囲んでいる。１つの例では、この外側電極２４はキャパシタ２２のアノードであり、内側電極２６はカソードである。
【００１４】
燃料が外側電極２４と内側電極２６との間の隙間を流れるようにするため、外側電極２４には複数の開口２８が設けられている。開口２８のサイズ及び形状は、必要な燃料流量及び所望されるキャパシタの機能により異なる。開口のサイズを大きくすると容量は小さくなる。当業者は、この説明を読めばこの状況のニーズを満足させる最良の構成を選択できるであろう。
【００１５】
電極間の燃料は、キャパシタ２２の少なくとも１つの誘電体として作用する。キャパシタ２２を適当に制御して、燃料混合物の誘電率及び導電率を測定することにより、燃料混合物の成分含有量の指示を得ることができる。かかる測定を行うためのキャパシタの使用方法は知られている。その後、かかる情報を従来の態様で用いることにより車両の燃料供給系統を必要に応じて制御することができる。
【００１６】
図１−３を参照して、燃料センサー２０は、燃料供給系統（図示せず）の選択部分に固定される装着部３０を有する。図示の例の装着部３０は、内側電極２６と一体的に形成され、内側電極と同じ材料より成る。本発明の１つの利点は、燃料供給系統の任意適当な部分に容易に使用可能なことである。例えば、本発明に従って設計される燃料センサーは、燃料レール、燃料ライン、燃料ポンプまたは燃料タンクに直接連携させることができる。本発明の燃料センサーを燃料レールに組み込むと、燃料の成分情報を燃料噴射器に近接したところで測定できるが、これは、検知した燃料成分に応答して燃料供給系統をより正確に制御できるという利点がある。センサーを燃料噴射器に近接配置すると、噴射点における実際の燃料成分含有量の測定が改善される。
【００１７】
図１−３に示す例は、センサー２０を燃料レールのような燃料供給系統の選択部分のコネクタまたは対応の開口に差し込むことができる差込型である。センサーを燃料供給系統の対応部分に螺着できるように装着部３０に螺設部を備えた他の構成も本発明の範囲内である。さらに別の実施例（以下に説明し他の図に示す例を含むが、それらに限定されない）も本発明の範囲内に含まれる。当業者は、この説明を読めば、本発明のセンサー装置をそれらの特定のシステム条件に合うように組み込むための最良の方法を決定できるであろう。
【００１８】
図２及び３に示す例の差込型構成において、公称外径を有する装着部３０は小径部分３２を有する。この小径部分３２は、燃料供給系統の適当な部分の対応開口内に受容される。大径部分３４は、燃料供給系統の対応部分上のボスのような外側表面に装着される。Ｏリング３６及び３８は、小径部分３２の溝３９内に支持され、車両の燃料供給系統に通常存在する圧力に耐えるシールを提供する。この例では、センサーの寿命全体にわたって密封効果がなくならないように冗長Ｏリングが用いられる。
【００１９】
図示の例の大径部分３４は、センサー２０を燃料供給系統の所望の場所に固定するために保持部材４２と協働する表面輪郭部４０を有する。この特定の例の表面輪郭部はスロット４０であるが、燃料センサーを必要に応じて定位置に固定する多種多様な保持部材に合わせるために装着部３０上に他の変形部、不規則部または輪郭を設けることができる。
【００２０】
図３に最もわかりやすく示す保持部材４２は、ブラケット４２のアーム４４をセンサー２０の装着部３０上の対応スロット４０に嵌合した後、装着部３０に好ましくは捲縮されるクランプ用ブラケットである。ブラケット４２の延長部に開口４６を設けることにより、ブラケット４２及びセンサー２０を適当に位置決めしてボルトまたはネジにより燃料供給系統の対応部分に適当に固定することができる。
【００２１】
図示の構成では、ブラケット４２により、センサー２０を燃料供給系統の対応部分に押し付ける力をセンサーに加えることができる。突出部４８は、センサー本体が燃料供給系統に装着されるとその本体に平行な方向に延びるのが好ましい。この突出部４８が対応の装着面と接触すると、装着面の接触点を中心とするモーメントが発生する。ブラケット４２に加えられる力は、ブラケットを介してクランプ表面のアークの接線部に伝達され、センサー２０を対応の装着孔部に押し込む。従って、図示の例のブラケットによると、所望の位置から移動しないようにセンサー２０を燃料供給系統の選択部分上のボスのような係合表面にしっかり固定することが容易である。
【００２２】
センサーの電子装置を支持するコネクタ部分５０は、その一部が内側電極２６内に受容される。図示の例のコネクタ部分５０は、一方の端部に開口５２があるプラスチック片であり、この開口５２内に支持される導電端子５４と他の電気的コンポーネントとの間を電気的に接続する。端子５４及びコネクタの開口５２の構成は、車両の燃料供給コントローラの電子装置に応じて多種多様な形に設計することできる。１つの例では、第１の端子５４によりセンサーをアースに結合し、第２の端子５４によりセンサーを電源に結合し、第３の端子により燃料成分含有量信号の送信を容易にする。
【００２３】
コネクタ部分５０は、電子装置基板５８を支持する本体部分５６を有する。センサーの電子装置には、特定の例のニーズに応じて、プリント基板、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣまたはそれらのうちの２またはそれ以上の組み合わせが含まれる。センサーの一実施例の電子装置及びそれらの機能については以下に詳述する。
【００２４】
コネクタ部分５０の溝６１には、コネクタ部分５０と装着部３０の内側との間の界面を密封するためのＯリング６０が支持される。このシールはセンサー外部からの汚染を防止する。１つの例において、このコネクタ部分５０は、電子装置が内側電極２６の内部にしっかりと保持されるように装着部３０内にスナップ式に装着される。
【００２５】
この例の外側電極２４は、閉端部６２及び開端部６４を有する。内側電極２６の小径部分６８の上には隔離部材６６が嵌着される。この隔離部材６６は、電気絶縁材料で作られて電極２４と２６とを適当に隔離する。組み立てを容易にするため、この例の隔離部材６６は２つの半円形部分６６Ａ、６６Ｂを有し、これらの部分は両方で内側電極２６の部分６８を取り囲む。
【００２６】
図示の例において、開端部６４は、外側電極２４を内側電極２６の外側の周りで固定されるようにする、隔離部材６６の上に捲縮される。かかる構成によると、本発明に従って設計されるセンサーを経済的に製造できるため、特に有利である。さらに、捲縮により外側電極２４を内側電極２６に固定するため、センサーの寿命全体にわたり外側電極２４が内側電極２６に対して移動せず、従ってセンサー装置の容量及びコンダクタンスにそれに応じた変化が生じない。
【００２７】
閉端部６２の近くの外側電極２４の部分は、隔離部材７０により内側電極２６から電気的に隔離される。図示の実施例の隔離部材７０は電気絶縁材料のディスクより成り、電極２４の閉端部内において内側電極２６の開端部の周りに嵌装される。１つの例では、外側電極を内側電極２６の上に装着する前にこの隔離部材７０を外側電極２４に挿入する。１組のＯリング７２、７４も電極間の電気的隔離を行う。
【００２８】
さらに、Ｏリング７２、７４は、内側電極２６の開端部と内側電極内に支持される電子装置とを外側電極２４の開口２８を流れる燃料混合物から封止するために、内側電極２６の外面上に嵌着される。図示の例は、センサーの寿命全体にわたって完全な封止を行うための冗長Ｏリング７２、７４を含む。
【００２９】
図示の例の電子装置基板５８は、内側電極２６の内部に支持される。この例の基板５８は、図４及び５からよくわかるように、導体５４の端部を受ける複数の開口８２を有するプリント基板（ＰＣＢ）である。導体５４は、その少なくとも一部が基板５８と同一平面内にあるようにコネクタ部分５０上に支持される。図５から最もよくわかるように、これらの導体をわずかに曲げた後で基板５８に半田付けして適当な電気接続を行う。図示の例では選択的半田付けが可能であり、これにより手作業による半田付けに付随する問題の発生可能性が減少する。１つの例において、開口８２内の導体５４の端部間の間隔を、図示の実施例に従って設計されるセンサーの製造コストを削減するために約３ミリメートルにする。
【００３０】
基板５８の反対側端部の近くに、複数の開口８４を設けて、コネクタ部分５０の本体５６の一部として形成された熱ステークポスト８６を受けるようにする。基板５８が本体５６の上にしっかりと位置決めされるように基板をポスト８６に固定するために、従来の熱ステーク工程を用いる。
【００３１】
図示の例において、キャパシタ２２の内側電極及び外側電極との電気的接続は、電気接点が腐蝕する可能性及び電気的接触がなくなる可能性を最小限に抑えるために、好ましくは金メッキしたベリリウム銅の導電性ばねを用いて行う。図４−７を参照して、図示の基板５８は、その中央部分に開口９０を有する。この開口９０は第１のばね接点９４のポスト９２を受容する。コネクタ部分９６及び９８は基板５８の端縁部を越えて外方に延びるため、これらのコネクタ部分９６、９８は内側電極２６の内側表面と導電及び機械接触する。
【００３２】
開口５２からさらに離れた基板５８の端部近くにおいて、別の接触ばね１０２のポスト１００が開口１０４に受容される。この接触ばね１０２は、外側電極２４の内側表面と直接接触する電気的接触部分１０４、１０６を有する。基板５８上の電子装置は、キャパシタ２２を動作させる電子装置と内側及び外側電極との間の電気的接触がばね９４及び１０２により得られるように、適当に配線される。
【００３３】
図４及び７から最もよくわかるように、ばね１０２は、ポスト１００の両端部から離れる方向に延びるほぼ鉤状部分を有する。これらの鉤状部分は、コネクタ部分５０の本体５６の一部として形成されたポスト１０８の周りに受容される。ばね１０２の可撓性により、ばねは開口１０４に受容されるポスト１００と協働してポスト１０８の周りの定位置に固定される。同時に、コネクタ部分１０４及び１０６は、ポスト１０８から、外側電極２４と電気接触するに十分な距離延びている。
【００３４】
図８は、本発明に従って設計される別の構成のセンサーアセンブリの選択部分を示す。この例において、内側電極２６は別個の隔離部材６６及び７０を具備するのではなくて、内側電極２６を外側電極２４から隔離するための絶縁障壁となる適当な材料１２０によりオーバーモールドされている。図８からわかるように、燃料混合物は電極２６と２４の間の隙間１２２を流れる。従って、絶縁障壁１２０を形成するべく内側電極２６をオーバーモールドするために選択する材料は、特定の燃料供給系統における予想される範囲の燃料混合物に適合するように選択しなければならない。選択される材料の一例として、Dupontにより提供されるVespel ST2030がある。当業者は、この説明を読めば、特定の状況のニーズに最も適合する材料を決定できるであろう。
【００３５】
１つのかかる例として、装着部３０は、内側電極２６（図２及び３の例に示す）ではなくて外側電極と一体的に形成される。絶縁層１２０は装着部３０上に支持され、内側電極２６は絶縁層１２０内に支持される。
【００３６】
図９は、外側電極２４内の絶縁層１２０上に内側電極２６が支持され、電極２４と２６の間を燃料が流れるに必要な隙間１２２が維持される別の例を示す。図９の例では、２つの別個の内側電極２６Ａ及び２６Ｂが設けられている。かかる構成はディーゼル燃料系統に特に有用である。この例では、第1の内側電極２６Ａをディーゼル燃料の含有物の検知に使用し、第２の電極２６Ｂを水の検知に使用する。従って、２つの別個の内側電極を使用すると、本発明に従って設計されるセンサー組立体により、ディーゼル燃料の品質監視に付随する特異な測定を行うに必要な情報を得ることができる。
【００３７】
本発明のセンサー装置は、燃料供給系統の種々の部分へ容易に組み込めることを含む多数の利点を備えている。本発明の１つの実施例を、断面図である図１０に略示する。この例では、燃料フィルタ材料１３０が外側電極２４の周りに装着されている。外側電極２６の外側に付加するものとして略示したが、この燃料フィルタコンポーネントそれ自体は別の例では外側電極として働く。
【００３８】
燃料供給系統内のコンポーネントをこのように一体化すると、系統全体及び個々のコンポーネントのコストが改善される。別個の燃料センサー及び燃料フィルタを不要にすることにより、本発明の構成は、組み立て作業の迅速化、燃料レール及び他の燃料系統のコンポーネントとの接続部の減少を可能にするだけでなく、例えば組み立てに必要な手間を最小限に抑えることができる。
【００３９】
図１１は、本発明に従って設計される燃料センサー装置の別の例を略示する。この例において、センサー２０は燃料レール１３２の一部に組み込まれている。センサーは、燃料レール１３２の対応部分をキャパシタ２２´の外側電極として動作させる点で設計変更されている。この例では、内側電極２６´は、外側電極として働く燃料レール１３２の対応部分内に受容される。この例では、燃料レール部分１３２はキャパシタ２２´のカソードであり、内側電極２６´はアノードである。燃料レール部分１３２は、アースに分路されるため、この例ではカソードとして働く。キャパシタ２２´は、このように極性が逆になっている点を除き、キャパシタ２２と同じ態様で動作する。
【００４０】
従来型構成の燃料導管コネクタ１３４は、燃料レールの残りの部分と接続するようになっている。
【００４１】
図１２は、別個のハウジング１５０が車両の燃料供給系統の所望の場所でセンサー２０を支持する別の構成を示す。図示の例は、センサー２０のキャパシタ２２を受容する開口１５２と、センサーを定位置に封止固定するインサート１５４とを有する。かかる構成のセンサー２０は、ハウジング１５０及びインサート１５４を形成するために選択される特定の材料に応じてハウジング１５０に種々の態様で固定することが可能である。１つの例では接着剤を使用するが、別の例では捲縮によりセンサーを定位置に固定する。別の例では、固定部材４０に似たクランプまたはブラケットを用いる。
【００４２】
ハウジング１５０は、燃料がセンサー２０と遭遇するハウジング１５０の本体部分１５８内への燃料の流入を可能にする第１のコネクタ１５６を有する。燃料はその後、燃料供給系統の適当な部分を流れて別のコネクタ１６０から流出する。
【００４３】
図１３からわかるように、１つの例では、ハウジング１５０にキャップ１６２が設けられるが、このキャップはシステムの動作時に燃料を受けるハウジング部分を閉鎖するため本体部分１５８の一方の端部に取り付けられる。図示の実施例のキャップ１６２は、燃料供給系統の適当な部分または車両の適当な支持表面に固定される装着部１６４を有する。
【００４４】
選択する材料に応じて、ハウジング１５０をキャパシタの外側電極として使用することが可能である。
【００４５】
本発明に従って設計される燃料センサーの幾つかの実施例の種々のコンポーネントにつき説明したが、センサーを作動させるための電子装置について説明する。容量及びコンダクタンスを測定する一般的な原理は公知である。本発明のセンサーは、従来の測定原理を使用するが、従来型センサーとは異なる新規な特徴部分を含むことがわかるであろう。
【００４６】
図１４は、センサーのキャパシタ２２及びセンサーを動作させる電子装置１７０を略示する。マイクロプロセッサ１７２は、センサーにより得られる容量、温度及び導電率（即ち、コンダクタンス及び容量）情報を収集し、その情報をコントローラ１７２のＲＯＭに記憶されたデータと比較して燃料混合物成分の含有量の測定を行うように適当にプログラムされている。センサーの較正パラメータはＥＥＰＲＯＭ１７４に記憶されている。１つの例において、このコントローラ１７２のＲＯＭは、特定の公知の燃料混合物に対応する複数の所定のセンサー値より成る探索表を含む。マイクロプロセッサ１７２は、その情報を使用し、燃料混合物成分の含有量の測定値に対する所望の応答を得られるようにタイミング及び燃料噴射器を介する燃料流量の決定を担当するエンジンコントローラまたは他の燃料供給コントローラにより使用される出力を従来の通信ポート１７６を介して出力するようにプログラムされている。１つの例において、センサー出力は周波数及び負パルス幅変調信号である。従来型電源１７８がマイクロプロセッサ１７２を給電する。
【００４７】
本発明の１つの特異な特徴は、単一のキャパシタ２２を使用して燃料混合物の導電率及び誘電率を測定する点にある。２つの異なる発振器１８０、１８２をキャパシタ２２に選択的に結合して、２つの別個の測定（即ち、導電率及び容量）を行う。本発明の構成には、キャパシタ２２と発振器１８０、１８２との間の単一の機械的接続部１８３が含まれる。キャパシタ２２への接続を切換えるのではなくて、本発明のこの例では発振器（１８０及び１８２）の出力を切換えるが、この場合、寄生容量は測定すべき容量に影響を与えない。
【００４８】
電子装置１７０は、発振器１８０、１８２の出力を受けるマルチプレクサ１８４を有する。１つの例では、一方の発振器はメガヘルツの範囲で動作し、他方の発振器はキロヘルツの範囲で動作する。これらの周波数は比較的高いため、マルチプレクサ１８４とマイクロプロセッサー１７２との間に分割器として働くカウンタ１８６を設けて、マイクロプロセッサが発振器からの信号情報を取り扱えるようにする。別個のコンポーネントとして略示したが、図１４または１５の種々の部分を、例えば適当にプログラムされたマイクロプロセッサにより実現することも可能である。図示のように分割したのは、説明の目的のためにすぎない。
【００４９】
本発明には、発振器１８０、１８２を互いに独立に、異なる周波数で動作させ、キャパシタ２２を何れの発振器が作動されるかに応じて２つのモードで使用する構成が含まれる。
【００５０】
コンポーネントのドリフト及び経年変化を補償するために、基準発振器１８８及び１９０を設ける。１つの例では、燃料アルコール含有量が予想されるスペクトルの下方端部で指示されるように、基準発振器１８８を設定する。発振器１９０は、予想されるスペクトルの反対側の端部で燃料アルコール含有量に対応する指示が得られるように設定する。１つの例において、この基準発振器は１０％のアルコール含有量に対応し、一方、基準発振器１９０は８０％のアルコール含有量に対応する。基準発振器は、センサーアセンブリの寿命全体にわたって影響を受けないように一定値を維持するように選択するのが好ましい。
【００５１】
容量及び導電率を用いて燃料成分含有量を測定する際に考慮する別のファクターとして、燃料混合物の温度がある。本発明に従って設計される本発明の１つの例では、温度情報を得るためにサーミスタまたはＮＴＣデバイスを用いる。本発明の構成の有利な特徴の１つは、温度情報の統計学的拡がりを最小限に維持するためにコネクタ部分５０の上にサーミスタを支持できる点である。１つの例として、センサー本体の表面を湿潤化し、その本体をサーミスタに結合してサーミスタへの対流及び放射による熱伝達が最大になるようにするために熱グリースを用いる。燃料温度の変化に対する応答が変化したり、あるいは大きくなったりするのを回避するために、サーミスタと本体の隙間に熱グリースのない所がないようにするのが好ましい。
【００５２】
１つの例において、サーミスタは、コネクタ部分５０の対応部分上に成形されたポケット内の定位置に保持する。ポケットは、サーミスタを基板５８から所望の間隔を隔てたところに保持する。サーミスタの電気リードは、基板５８の上に支持された電子装置の適当な部分に半田付けすればよい。
【００５３】
組み立て後、サーミスタを、コネクタ部分５０のポケットの周りの領域にグリースを供給して、センサー本体に装着する。熱伝導性グリースは、センサー内部の圧力を補償できる。１つの例のセンサーはＯリングで封止されるため、センサー内部から圧力差を通気により解消する必要があるかもしれない。コネクタアセンブリの外側からサーミスタを支持するポケット内へ延びるコネクタ部分５０に形成されたテイパー付き孔部は、１つの例ではこれを効果的に行う。熱伝導性グリースをその孔部内に注入してサーミスタの周りの空洞に充填することにより、サーミスタの表面及びセンサー本体の適当な領域を湿潤化できる。孔部内に残留するグリースは、その孔部を封止するが、センサー内部の圧力の上昇または下降に従って孔部内で前方または後方に押されることにより圧力を逃すに十分な軟らかさを有する。その結果得られる構成は、封止状態を維持し、孔部内を移動するグリースの少なくとも一部による体積の変化を許容することにより圧力の変化を補償するセンサーを提供する。
【００５４】
図示の例の構成には、燃料混合物の温度情報を得るサーミスタ１９４に結合された別の発振器１９２が含まれる。発振器１９２の経時的なドリフトまたは変化を補償する較正情報を提供するために、基準発振器１９６が選択される。
【００５５】
燃料混合物成分含有量に関する必要な情報を得るために、発振器をキャパシタ及びサーミスタと組み合わせて用いることは公知である。本発明の有利な相違点の１つは、１つのキャパシタを２つのモードで使用し、キャパシタ２２と発振器１８０、１８２との間の機械的接続部１８３をただ１つにすることによってアセンブリ全体を単純化し経済性を高めた点である。
【００５６】
マイクロプロセッサ１７２は、適当な導電率または容量の測定を行うために発振器１８０と１８２との間で選択的な切換えを行うようにプログラムするのが好ましい。図１５の例には、発振器を所望の如く作動して所望の測定を行うようにマイクロプロセッサ１７２により選択的に作動される電子スイッチ２００及び２０２が含まれる。同様に、マイクロプロセッサ１７２は、基準発振器１８８及び１９０の何れかを選択するように電子スイッチ２０４及び２０６を制御する。
【００５７】
本発明に従って設計されたセンサーを作動する電子装置は、種々の構成を有することができる。図１５の例は、本発明の方式全体の１つの特定の実施例である。当業者は、この説明を読めば、特定の状況のニーズに合うように、市販の電子コンポーネントから選択を行うか、ハードウェア及びソフトウェアを特別に設計できるであろう。
【００５８】
図１６は、本発明に従って設計される燃料センサーの別の実施例である。この例は、燃料ラインへの組み込みに特に好適である。センサー３２０は、内側電極３２４及び外側電極３２６を有するキャパシタ３２２を備えている。内側電極３２４は非導電性のチューブ３３０内に受容される。１つの例のこの非導電性チューブ３３０は、Dupontから市販されるVespel ST2030を用いて作製される。
【００５９】
チューブ３３０は、好ましくは、選択距離を延びて、燃料ラインからの燃料がチューブ３３０を流れるようにこのチューブを貫通する開口３３４を備えた従来型燃料ラインコネクタ端部３３２を有する。内側電極３２４は開口３３４内に受容される。内側電極３２４の外面上の複数のリブ３４０は、内側電極３２４をチューブ３３０と同軸関係に位置決めする。延長部３４４は、１つの例ではチューブ３３０の端部上に折り曲げられ、電極３２４を軸方向の定位置に固定する。
【００６０】
図示の実施例の外側電極３２６は、チューブ３３０の外面にそれぞれ嵌装される２つの別個の電極部分より成る。ハウジング３５０は、外側電極部分３２６をそれらがチューブ３３０の外面に関し定位置に固定されるように支持する。
【００６１】
ハウジング３５０はまた、燃料センサー３２０を作動する電子装置３５２を収容する。この実施例の１つの利点は、電子装置３５２とキャパシタ３２２との間の電気的接続が燃料混合物から完全に隔離された外側電極３２６との間にのみ存在することである。このため、全ての電気的接続部は燃料混合物から完全に隔離され、特別な封止手段が不要である。
【００６２】
図１７は、燃料センサー３２０の動作を説明する概略図である。この図からわかるように、２つの外側導体３２６と内側導体３２４との間の絶縁チューブ３３０の構成により、直列の４つのキャパシタが事実上得られる。チューブ３３０は、外側電極３２６のうち第１の電極と内側電極３２４との間の第１の誘電体として働く。このキャパシタをキャパシタ３６０で表す。チューブ３３０内を流れる燃料はチューブ３３０の材料とは有意に異なる誘電率を有するため、外側電極３２６と内側電極３２４との間に第２のキャパシタが事実上形成される。このキャパシタを３６２で示す。
【００６３】
もう１つの外側電極３２６についても同じことが言える。この関係をキャパシタ３６４及び３６６で略示する。従って、かかる燃料センサーでは、電子装置は、好ましくは、直列４個のキャパシタのモデルに基づき誘電率及び導電率の測定を行うようにプログラムされる。チューブ３３０につき選択された材料の誘電率は通常、燃料混合物の誘電率よりも格段に大きいため、その材料の導電率及び誘電率の測定値に対する影響はセンサー３２０の電子装置を適当にプログラミングするか適当に較正することにより容易に対処することができる。
【００６４】
本発明に従って設計される種々の燃料センサーについて述べた。本発明の基本から必ずしも逸脱しない、開示した例の変形例及び設計変更が、当業者にとって明らかになるであろう。本発明に与えられる法的保護の範囲は、頭書の特許請求の範囲を検討することにより決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に従って設計される燃料センサーの一例を示す概略図である。
【図２】図１の実施例の選択コンポーネントの部分破断概略図である。
【図３】図２の実施例の概略的展開図である。
【図４】図２の実施例の選択部分の概略図であり、燃料センサー内の電子装置を支持する構成例の選択部分を示す。
【図５】図２の実施例の選択部分の概略図であり、燃料センサー内の電子装置を支持する構成例の選択部分を示す。
【図６】本発明の一実施例にとって有用な電気コネクタばねの一例を示す概略図である。
【図７】本発明に従って設計される別の電気コネクタばねの一例を示す。
【図８】本発明により設計される燃料センサーの選択部分の断面図であり、別の電気的隔離方式を示す。
【図９】図８に類似の断面図であり、ディーゼル燃料の特性の測定に特に好適な別の構成を示す。
【図１０】燃料フィルタを備えた本発明による燃料センサーの選択部分を示す部分断面図である。
【図１１】本発明に従って設計される燃料センサーアセンブリのキャパシタ要素の別の構成を示す概略的部分破断斜視図である。
【図１２】燃料ラインに組み込まれる別個のハウジングを設けた本発明の別の実施例による燃料センサーの概略図である。
【図１３】図１２の実施例の展開図である。
【図１４】本発明に従って設計される燃料センサーの作動に用いる電子装置の一例を示す概略図である。
【図１５】本発明に従って設計される燃料センサーを作動させる電子装置の一例を示す概略的ではあるが一部は詳細な図である。
【図１６】燃料ラインへの組み込みに特に好適な本発明による燃料センサーの別の例を示す概略図である。
【図１７】図１６の実施例の特徴を示す概略図である。
【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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