(57)【要約】【課題】  不要な交換を防止可能な燃料性状検出装置を提供する。【解決手段】  Ｓ１０５において電極部の第１電極と第２電極との間の導電率を算出する。次に、Ｓ１０６において導電率が所定の導電率以上であるか否かを判定する。導電率が所定の導電率以上である場合、Ｓ１０７において、導電率の温度特性を算出する。次に、Ｓ１０８において、Ｓ１０７で算出した導電率の温度特性に基づいて燃料温度の変化に対する導電率の変化率が所定の変化率以上であるか否かを判定する。燃料温度の変化に対する導電率の変化率が所定の変化率より小さいと判定される場合、制御部は電極部６５が異常であると判定する（Ｓ１０９）。一方、燃料温度の変化に対する導電率の変化率が所定の変化率以上であると判定される場合、制御部は燃料の性状異常であると判定する（Ｓ１１０）。これにより、燃料性状検出装置の不要な交換を防止することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料中に浸漬される複数の電極（３１、３２）を有し、前記複数の電極間の燃料に含まれるアルコールの濃度に応じて変化する電荷量を充電または放電する電極部（６５）と、
前記電極部が充電または放電する電荷量を検出電圧に変換する電圧変換部（７０）と、
前記電圧変換部に標準電圧を印加する標準電圧印加部（８０）と、
検出電圧を増幅し出力する増幅部（９０）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（４０）と、
前記電極部の静電容量と燃料温度との関係を示すマップ、前記電極部の導電率と燃料温度との関係を示す温度特性の係数、前記電極部の過去の導電率（σ１０、σ１１）、および前記過去の導電率を算出したときに前記温度検出手段が検出した燃料温度を過去の燃料温度（Ｔ１）として記憶する記憶手段（１００）と、
前記増幅部が出力する増幅された前記検出電圧に基づいて前記電極部の静電容量を算出する第１算出手段（１００）と、
前記第１算出手段が算出する前記静電容量、前記温度検出手段が検出する現在の燃料温度（Ｔ２）、および前記マップに基づいて燃料に含まれるアルコールの濃度を算出する第２算出手段（１００）と、
前記増幅部が出力する増幅された前記検出電圧に基づいて前記電極部の現在の導電率（σ２）を算出する第３算出手段（１００）と、
前記第３算出手段が算出する前記現在の導電率が所定の導電率以上であるか否かを判定する導電率判定手段（１００）と、
前記過去の導電率、前記過去の燃料温度、前記第３算出手段が算出する前記現在の導電率、および前記現在の燃料温度に基づいて前記電極部の導電率と燃料温度との関係を算出する第４算出手段（１００）と、
前記第４算出手段が算出する前記電極部の導電率と燃料温度との関係、および前記温度特性の係数に基づいて前記電極部が異常であるか否かを判定する異常判定手段（１００）と、
を備えることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、燃料温度に対する前記電極部の導電率の変化率が前記温度特性の係数より小さいとき、前記電極部が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【請求項３】
前記異常判定手段は、燃料温度に対する前記電極部の導電率の変化率が前記温度特性の係数以上であるとき、燃料性状が異常であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料性状検出装置。
【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検出装置に関する。
【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検出装置が知られている。燃料性状検出装置では、燃料に浸漬される複数の電極を有する電極部に蓄えられる電荷量を測定し、測定された電荷量から電極部の静電容量を算出することにより燃料のアルコール濃度を検出する。特許文献１には、燃料温度に応じて電極部の誘電率とアルコール濃度との関係における上限値及び下限値を変更することにより、高精度にアルコール濃度を検出する燃料性状検出システムの異常診断装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３８０５２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に記載の燃料性状検出システムの異常診断装置では、燃料に含まれる導電性の異物が大量に電極間にあると、電荷量から算出される誘電率が上限値又は下限値を超える。このとき、燃料性状検出システムの異常診断装置では、電極部が正常であるにもかかわらず、異常と診断する。このため、正常である電極部を含む燃料性状検出装置を交換してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、不要な交換を防止可能な燃料性状検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、燃料性状検出装置は、燃料中に浸漬される複数の電極を有する電極部の静電容量から燃料に含まれるアルコールの濃度を検出するとともに、電極部の導電率の温度特性から電極部が異常であるか否かを判定する。
電極部は、複数の電極間の燃料に含まれるアルコールの濃度に応じて変化する電荷量を充電または放電する。電圧変換部は、電極部が充電または放電する電荷量を検出電圧に変換する。電圧変換部には、標準電圧印加部により標準電圧が印加される。増幅部は、検出電圧を増幅し出力する。温度検出手段は、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。
【０００７】
また、請求項１に記載の燃料性状検出装置は、記憶手段、第１算出手段、第２算出手段、第３算出手段、第４算出手段、導電率判定手段、および異常判定手段を備える。
第１算出手段が増幅された検出電圧に基づいて電極部の静電容量を算出すると、第２算出手段は、第１算出手段が算出する静電容量、温度検出手段が検出する現在の燃料温度、および記憶手段に記憶されている電極部の静電容量と燃料温度との関係を示すマップに基づいて、燃料に含まれるアルコールの濃度を算出する。
また、第３算出手段が増幅された検出電圧に基づいて電極部の現在の導電率を算出すると、導電率判定手段は、現在の導電率が所定の導電率以上であるか否かを判定する。第４算出手段では、記憶手段に記憶されている電極部の過去の導電率、過去の燃料温度、第３算出手段が算出する現在の導電率、および現在の燃料温度に基づいて導電率と燃料温度との関係を算出する。異常判定手段では、第４算出手段が算出する電極部の導電率と燃料温度との関係、および記憶手段が記憶している電極部の導電率と燃料温度との関係を示す温度特性の係数に基づいて電極部が異常であるか否かを判定する。
【０００８】
燃料性状検出装置では、電極部が有する複数の電極と当該電極間に挟まれる燃料とにより形成されるコンデンサの静電容量から燃料の性状、特に燃料に含まれるアルコールの濃度を算出する。しかしながら、燃料の性状異常や電極部の異常などにより静電容量が所定の規定範囲から外れることがある。このとき、従来の燃料性状検出装置では、電極部が異常であると判定し、電極部を含む燃料性状検出装置を交換する。しかしながら、燃料の性状異常によって電極部の静電容量が所定の規定範囲内から外れる場合、電極部は正常である。このとき、従来の燃料性状検出装置では、正常である燃料性状検出装置を交換してしまうことになる。
【０００９】
請求項１に記載の燃料性状検出装置では、電極部の導電率を算出し、過去に算出した導電率およびそのときの燃料温度に基づいて導電率の温度特性を算出する。記憶手段に記憶されている電極部の導電率と燃料温度との関係を示す温度特性の係数、及び算出された導電率の温度特性に基づいて電極部が異常であるか否かを判定する。これにより、現在の導電率が所定の導電率以上である場合、電極部の異常であるか否かを判定することができる。このとき、電極部の異常ではないと判定される場合、電極部を含む燃料性状検出装置を交換しない。したがって、正常である燃料性状検出装置の不要な交換を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による燃料性状検出装置を適用す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検出装置の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による燃料性状検出装置の回路図である。
【図４】本発明の一実施形態による燃料性状検出装置の燃料性状検出処理のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による燃料性状検出装置の電極部を流れる電流の時間変化を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態による燃料性状検出装置のスイッチトキャパシタ回路が発生する電圧の時間変化を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態による燃料性状検出装置の電極部の導電率と燃料温度との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による燃料性状検出装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態の燃料性状検出装置が用いられる燃料供給システムを図１に示す。燃料性状検出装置は、車両のエンジンへ供給される燃料としてのガソリンとエタノールとの混合液体中のエタノール濃度の検出に用いられる。
【００１２】
燃料性状検出装置１は、図示しないエンジンの燃料供給系統に設けられる。燃料性状検出装置１は、燃料タンク２とデリバリパイプ５とを接続する燃料配管４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、給油時点に変動する可能性がある。
【００１３】
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４を通りデリバリパイプ５へ圧送され、インジェクタ６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６は、エンジンの電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７により電気的に駆動制御される。
【００１４】
ＥＣＵ７は、マイクロコンピュータ等から構成され、燃料性状検出装置１からの検出信号、および、エンジンに係る各種検出信号が入力される。本実施形態では、排気中に含まれる有害物質量が最小、かつ燃費が最大となる最適条件でエンジンを運転するために、エンジンへ供給される燃料のエタノール濃度を燃料性状検出装置１により検出する。ＥＣＵ７は、検出されたエタノール濃度に応じ、空燃比、燃料噴射量、点火時期等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、インジェクタ６にできるだけ近い位置におけるエタノール濃度を検出するように燃料性状検出装置１を設けることが好ましい。
【００１５】
図２に示すように、燃料性状検出装置１は、第１ハウジング１０、連結パイプ２０、２１、第１電極３１、第２電極３２、サーミスタ４０、第２ハウジング５０、および、回路部６０等から構成されている。
【００１６】
第１ハウジング１０は、例えばステンレス等の金属により筒状に形成される。第１ハウジング１０の内部には、燃料室１１が形成される。第１ハウジング１０の軸方向（図２中においては紙面左右方向）の両端には、シール部材１２、１３を挟んで連結パイプ２０、２１がねじ結合している。
【００１７】
連結パイプ２０、２１は、例えばステンレス等の金属から筒状に形成される。連結パイプ２０の内部には通路２２が形成され、連結パイプ２１の内部には通路２３が形成される。通路２２、２３は、燃料室１１と連通している。また、連結パイプ２０の軸方向の途中には、径方向外側に突出する爪２４が形成され、連結パイプ２１の軸方向の途中には、径方向外側に突出する爪２５が形成されている。連結パイプ２０、２１は、爪２４、２５に接続する図示しないコネクタを介して燃料配管４（図１参照）と接続する。これにより、連結パイプ２０の通路２２、連結パイプ２１の通路２３、および、第１ハウジング１０の燃料室１１に燃料が供給される。
【００１８】
第１電極３１は、例えばステンレス等の金属により円筒状に形成される。第１電極３１は、第１ハウジング１０の径方向の一側に形成された開口１４から第１ハウジング１０の軸方向と概ね直行するように第１ハウジング１０の燃料室１１に挿入される。
【００１９】
第２電極３２は、例えばステンレス等の金属により有底筒状に形成され、第１電極３１の径方向内側に形成される空間３５に収容される。第１電極３１の径方向内側の内壁と、第２電極３２の径方向外側の外壁との間には、ガラスシール３６が設けられる。これにより、第１電極３１と第２電極３２とが固定される。また、ガラスシール３６は、第１電極３１と第２電極３２とを電気的に絶縁する。
【００２０】
第１電極３１は、径方向に通じる燃料孔３３、３４を有する。第１ハウジング１０の燃料室１１の燃料は、燃料孔３３、３４を経由して第１電極３１の径方向内側の内壁と第２電極３２の径方向外側の外壁との間に形成される空間３５に流入する。これにより、第１電極３１および第２電極３２は、空間３５に流入した燃料を誘電体とし、コンデンサとして機能する。このコンデンサを図３の回路図中においては、「コンデンサ６６」と記載する。コンデンサ６６の詳細は後述する。
【００２１】
サーミスタ４０は、温度変化によって電気抵抗が変化する温度検出素子である。「温度検出手段」としてのサーミスタ４０は、第２電極３２の内部に収容され、第２電極３２の底部の内壁に当接している。第２電極３２の底部の内壁の温度は、空間３５の燃料温度と同じであるため、サーミスタ４０は、第２電極３２の底部を介して空間３５の燃料温度を検出する。なお、第２電極３２の底部の内壁とサーミスタ４０との間に放熱グリス等の熱伝導部材を充填してもよい。
【００２２】
第２ハウジング５０は、例えば樹脂等により有底筒状に形成され、底部５１が第１ハウジング１０の開口１４に対応する位置に固定される。また、第２ハウジング５０の底部５１には収容孔５７が設けられ、第２電極３２の燃料に浸漬されない側の端部を収容している。
【００２３】
第２ハウジング５０と第１ハウジング１０との間には、環状のパッキン５２および板状の弾性部材５３が設けられる。パッキン５２は、第２ハウジング５０と第１ハウジング１０との間に外部から水等が浸入するのを防止する。弾性部材５３には、略中央に開口が形成され、この開口には第２電極３２が嵌合している。
【００２４】
第２ハウジング５０の第１ハウジング１０と反対側の開口部には、板状の蓋５４が設けられ、第２ハウジング５０の内部に外部から水等が浸入するのを防止する。蓋５４は、第２ハウジング５０の径方向外側に突出する係止部５５に係止された板状のスプリング５６により固定される。また、これにより、弾性部材５３を介して第１電極３１が第１ハウジング１０に押し付けられる。
【００２５】
回路部６０は、プリント配線板に設けられた複数の電子部品から構成され、第２ハウジング５０の内側に収容される。回路部６０と第１電極３１とは、第１導電体３７により接続される。回路部６０と第２電極３２とは、第２導電体３８により接続される。また、回路部６０とサーミスタ４０とは、第３導電体４１および第４導電体４２により接続される。
【００２６】
次に、燃料性状検出装置１の回路構成を図２及び図３に基づいて説明する。
燃料性状検出装置１には、イグニッションスイッチ１１０を介してバッテリ１１１から電力が供給される。燃料性状検出装置１の出力端子１１５はＥＣＵ７に接続され、燃料性状検出装置１が出力する信号はＥＣＵ７に入力される。
【００２７】
燃料性状検出装置１とバッテリ１１１との間には、定電圧レギュレータ１１６が設けられる。定電圧レギュレータ１１６では、バッテリ１１１からの電圧を所定電圧に変換し、安定化する。本実施形態では、定電圧レギュレータ１１６により、例えば１２Ｖのバッテリ電圧が５Ｖに変換され、燃料性状検出装置１に印加される。
【００２８】
燃料性状検出装置１は、電極部６５、「電圧変換部」としてのスイッチトキャパシタ回路７０、「標準電圧印加部」としての標準電圧発生回路８０、「増幅部」としての増幅回路９０、及び、制御部１００等から構成される。本実施形態では、スイッチトキャパシタ回路７０、標準電圧発生回路８０、増幅回路９０、および、制御部１００等の電子部品は、回路部６０に設けられる。
【００２９】
電極部６５は、第１電極３１、第２電極３２、及び、空間３５に流入する燃料により構成される（図２参照）。空間３５に流入する燃料は、誘電体として作用し、第１電極３１、第２電極３２、及び、空間３５に流入する燃料により静電容量体が形成される。この静電容量体を図３中において、コンデンサ６６として記載している。
【００３０】
また、第１電極３１と第２電極３２との間には、空間３５に流入する燃料を介した電気抵抗であるリーク抵抗が存在する。リーク抵抗は、電気回路上でコンデンサ６６と並列に接続されているとみなすことができ、図３中において、コンデンサ６６と並列に接続されるリーク抵抗６７と記載している。リーク抵抗６７は、水分含有量等の燃料性状によって変化する。
【００３１】
スイッチトキャパシタ回路７０は、インバータ７１、および、２つのスイッチ７２、７３を有する。スイッチトキャパシタ回路７０中の点Ａには、制御部１００から周波数が異なる２種類のパルス波電圧として、周波数が第１の周波数ｆ１の第１周波数パルス波電圧Ｖａ１、および、周波数が第２の周波数ｆ２の第２周波数パルス波電圧Ｖａ２が印加される。２つのスイッチ７２、７３は、いずれも印加されるパルス波電圧がハイレベルのときには閉、パルス波電圧がローレベルのときに開となる。また、一方のスイッチ７２には、制御部１００からのパルス波電圧が直接印加され、他方のスイッチ７３には、制御部１００からのパルス波電圧がインバータ７１を経由して印加される。これにより、スイッチ７２およびスイッチ７３には、周波数が同一であり、位相が反対のパルス波電圧が印加される。例えば、スイッチ７２に印加されるパルス波電圧がハイレベルのとき、スイッチ７３に印加されるパルス波電圧はローレベルとなる。このとき、スイッチ７２が閉、スイッチ７３が開となる。また、スイッチ７２に印加されるパルス波電圧がローレベルのとき、スイッチ７３に印加されるパルス波電圧はハイレベルとなる。このとき、スイッチ７２が開、スイッチ７３が閉となる。すなわち、スイッチ７２の開閉動作とスイッチ７３の開閉動作とは、反対のタイミングとなる。これにより、制御部１００からスイッチトキャパシタ回路７０に第１周波数パルス電圧Ｖａ１が印加されると、スイッチ７２、７３は、第１の周波数ｆ１であって反対のタイミングで開閉作動する。また、制御部１００からスイッチトキャパシタ回路７０に第２周波数パルス電圧Ｖａ２が印加されると、スイッチ７２、７３は、第２の周波数ｆ２であって反対のタイミングで開閉作動する。
【００３２】
標準電圧発生回路８０は、オペアンプ８１、および抵抗８２、８３、８５等を有する。標準電圧発生回路８０は、定電圧レギュレータ１１６により安定化された電圧を、抵抗８２、８３のそれぞれが有する抵抗値の比に分圧し、オペアンプ８１の反転入力端子に入力する。オペアンプ８１の非反転入力端子にはスイッチトキャパシタ回路７０が出力する電圧が入力されるため、オペアンプ８１は、スイッチトキャパシタ回路７０が出力する電圧を増幅して標準電圧発生回路８０中の点Ｂに出力する。また、標準電圧発生回路８０には、オペアンプ８１の出力端子とスイッチトキャパシタ回路７０とを電気的に接続する抵抗８５が設けられている。
【００３３】
増幅回路９０は、オペアンプ９１、オペアンプ９１に並列に設けられるゲイン抵抗９２等を有する。増幅回路９０は、標準電圧発生回路８０が出力する電圧をさらに増幅し、制御部１００に出力する。
【００３４】
制御部１００は、定電圧レギュレータ１１６により安定化された電圧が印加されることにより作動する。制御部１００は、例えば周知のマイクロコンピュータにより構成されている。制御部１００は、増幅回路９０が出力する電圧、およびサーミスタ４０が出力する電圧が入力される。制御部１００は、入力されるこれらの電圧に基づいて後述する燃料性状検出処理を実行する。燃料性状検出処理の結果は、出力端子１１５を経由してＥＣＵ７へ出力する。制御部１００は、特許請求の範囲に記載の「記憶手段」、「第１算出手段」、「第２算出手段」、「第３算出手段」、「導電率判定手段」、「第４算出手段」、および「異常判定手段」に相当する。
【００３５】
サーミスタ４０は、制御部１００と電気的に接続している。サーミスタ４０は、定電圧ＩＣ１１６に印加される電圧を用いて燃料温度を検出する。サーミスタ４０は、検出した燃料温度に応じた電圧を制御部１００に出力する。
【００３６】
ここで、燃料性状検出装置１による燃料性状検出処理について図３〜図７に基づいて説明する。
本実施形態の燃料性状検出装置１による燃料性状検出処理では、制御部１００に入力される複数の電圧に基づいて、燃料のエタノール濃度、燃料温度、および燃料の導電率を算出するとともに、算出される導電率の温度特性から電極部６５に異常が発生しているか否かを判定する。
【００３７】
最初のステップ（以下、「ステップ」を省略し、単に記号Ｓで示す）１０１において、燃料性状検出処理の実行条件が成立しているか否かを判定する。この実行条件は、例えば、バッテリ電圧が所定値以上であること、燃料タンク２に貯留される燃料が所定量以上であることなどが挙げられる。実行条件が成立していると判定される場合、Ｓ１０２に移行する。実行条件が成立していないと判定される場合、燃料性状検出処理は終了する。
【００３８】
次に、Ｓ１０２において、コンデンサ６６の静電容量を算出する。ここで、本実施形態の燃料性状検出装置１での静電容量の算出方法について、図３、図５、図６に基づいて説明する。
【００３９】
制御部１００は、スイッチトキャパシタ回路７０中の点Ａに第１周波数パルス波電圧Ｖａ１および第２周波数パルス波電圧Ｖａ２を交互に印加する。上述の通り、点Ａに第１周波数パルス波電圧Ｖａ１および第２周波数パルス波電圧Ｖａ２が印加されると、スイッチ７２、７３は、印加されるパルス波電圧の周波数に同期した周期であって、反対のタイミングで開閉動作する。
【００４０】
印加されるパルス波電圧の周波数に対応して、スイッチ７２が開、スイッチ７３が閉であるとき、スイッチ７３を経由して標準電圧発生回路８０から標準電圧Ｅが電極部６５に印加される。このとき、図３に示すように、コンデンサ６６に電流ｉ１が流れ、リーク抵抗６７に電流ｉ２が流れる。電流ｉ１は、図５の時間ｔ１、ｔ３に示すように、標準電圧Ｅが印加された直後に立ち上がり、コンデンサ６６の充電が完了すると０となる（図５（ｂ））。また、電流ｉ２は、標準電圧Ｅが電極部６５に印加されている間は一定値となる（図５（ｃ））。なお、図５（ａ）は、スイッチ７２に印加されるパルス波電圧レベルの時間変化を表しており、パルス波電圧の時間変化の１周期が時間ｔ０に相当する。
【００４１】
一方、スイッチ７２が閉、スイッチ７３が開であるとき、電極部６５にはスイッチ７３を経由して標準電圧発生回路８０から標準電圧Ｅが印加されず、スイッチ７２を経由して充電状態にあったコンデンサ６６から電流ｉ１がグランド側へ流れる（図３の電流ｉ１の矢印とは逆方向）。すなわち、図５の時間ｔ２、ｔ４に示すように、電流ｉ１の流れる方向は、上述のスイッチ７２が開であってスイッチ７３が閉である場合と反対になる。コンデンサ６６の放電が終了すると、電流ｉ１は０となる。また、リーク抵抗６７に流れる電流ｉ２は０である。このように、スイッチトキャパシタ回路７０では、スイッチ７２、７３の開閉を切り替えることにより、コンデンサ６６に電荷を蓄える充電状態と、コンデンサ６６から電荷を放電する放電状態とを切り替える
【００４２】
次に、第１の周波数ｆ１または第２の周波数ｆ２でスイッチ７２、７３の開閉が切り替えられたとき、オペアンプ８１が出力する電圧、すなわち標準電圧発生回路８０中の点Ｂの電圧であるＢ点電圧Ｖｂについて説明する。
【００４３】
リーク抵抗６７に流れる電流ｉ２の平均値は、以下の式（１）で表される。
ｉ２＝０．５×Ｅ／Ｒｐ      …（１）
ただし、Ｒｐは、リーク抵抗６７の抵抗値である。
【００４４】
また、コンデンサ６６に蓄えられる電荷ΔＱは、コンデンサ６６の静電容量をＣｐとすると、以下の式（２）で表される。
ΔＱ＝Ｃｐ／Ｅ      …（２）
電流ｉ１の平均値は、電荷ΔＱの時間微分であるため、以下の式（３）で表される。
ｉ１＝ΔＱ／ｔ
＝Ｃｐ×Ｅ／ｔ
＝Ｃｐ×Ｅ×ｆ      …（３）
ただし、ｔは、周期であって、周波数ｆの逆数（１／ｆ）である。
ここで、式（３）から明らかなように、コンデンサ６６が放電する電流ｉ１の大きさは、点Ａに印加されるパルス波電圧の周波数ｆに比例している。
【００４５】
また、Ｂ点電圧Ｖｂは、式（１）、（３）から、以下の式（４）で表される。
Ｖｂ＝Ｅ＋Ｒｇ×（ｉ１＋ｉ２）
＝Ｅ＋Ｒｇ×｛（Ｃｐ×Ｅ／ｔ）＋０．５×Ｅ／Ｒｐ｝
＝Ｅ×｛１＋（０．５×Ｒｇ／Ｒｐ）＋Ｒｇ×Ｃｐ×ｆ｝      …（４）
ただし、Ｒｇは、抵抗８５の抵抗値である。
【００４６】
ここで、燃料中のエタノール濃度に応じて変化するＢ点電圧Ｖｂを表す式（４）中には、リーク抵抗６７の抵抗値Ｒｐが含まれる。抵抗値Ｒｐは、燃料中に含まれる水等の導電性の異物の割合によって変化する。
そこで本実施形態では、スイッチトキャパシタ回路７０に周波数の異なる２種類のパルス波電圧を交互に印加することにより、リーク抵抗６７の影響を排除する。
【００４７】
スイッチ７２、７３が第１の周波数ｆ１で開閉動作しているときのＢ点電圧Ｖｂ１は、以下の式（５）で表される。
Ｖｂ１＝Ｅ×｛１＋（０．５×Ｒｇ／Ｒｐ）＋Ｒｇ×Ｃｐ×ｆ１｝      …（５）
また、スイッチ７２、７３が第２の周波数ｆ２で開閉動作しているときのＢ点電圧Ｖｂ２は、以下の式（６）で表される。
Ｖｂ２＝Ｅ×｛１＋（０．５×Ｒｇ／Ｒｐ）＋Ｒｇ×Ｃｐ×ｆ２｝      …（６）
【００４８】
スイッチ７２、７３が第１の周波数ｆ１で開閉動作しているときのＢ点電圧Ｖｂ１と、第２の周波数ｆ２で開閉動作しているときのＢ点電圧Ｖｂ２との差は、以下の式（７）で表される。
Ｖｂ１−Ｖｂ２＝Ｅ×（ｆ１−ｆ２）×Ｒｇ×Ｃｐ      …（７）
式（７）に示すように、スイッチ７２、７３が第１の周波数ｆ１で開閉動作しているときのＢ点電圧Ｖｂ１と第２の周波数ｆ２で開閉動作しているときのＢ点電圧Ｖｂ２とを用いることにより、コンデンサ６６の静電容量が算出される。
【００４９】
図６は、平滑化したＢ点電圧Ｖｂの変化を示す説明図である。
オペアンプ８１から出力されるＢ点電圧Ｖｂは、図３に示した抵抗８４およびコンデンサ８６によって平滑化される。図６では最初に第２の周波数ｆ２のパルス波でスイッチ７２、７３の切り換えを行っているが、時刻ｔ５までにほぼ収束している。また、時刻ｔ５から第１の周波数ｆ１のパルス波でスイッチ７２、７３の切り換えを行っているが、時刻ｔ６までにほぼ収束している。したがって、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２との切り換えタイミングは、制御部１００によって制御されるが、このようなＢ点電圧Ｖｂの変化に基づいて制御すればよい。
【００５０】
Ｓ１０２では、第１の周波数ｆ１の第１周波数パルス波電圧Ｖａ１が点Ａに印加されるときのＢ点電圧Ｖｂ１と第２の周波数ｆ２の第２周波数パルス波電圧Ｖａ２が点Ａに印加されるときのＢ点電圧Ｖｂ２との差から、コンデンサ６６の静電容量を算出する。
【００５１】
次に、Ｓ１０３において、現在の燃料温度Ｔ２を検出する。現在の燃料温度Ｔ２は、サーミスタ４０が出力する電圧値から制御部１００において算出される。
【００５２】
次に、Ｓ１０４において、燃料中のエタノール濃度を算出する。Ｓ１０２で算出したコンデンサ６６の静電容量は、エタノール濃度および燃料温度と相関関係を有する。具体的には、燃料温度が一定である場合、エタノール濃度が高くなるに従い静電容量は大きくなる。また、エタノール濃度が一定である場合、燃料温度が高くなるに従い静電容量は小さくなる。制御部１００は、種々のエタノール濃度における静電容量と温度との関係を記されたマップを有している。制御部１００では、マップを用いてＳ１０２において算出された静電容量をＳ１０３で検出した現在の燃料温度Ｔ２によって温度補正し、燃料中のエタノール濃度を算出する。
【００５３】
次に、Ｓ１０５において、コンデンサ６６が有する第１電極３１と第２電極３２との間の現在の導電率σ２を算出する。第１電極３１と第２電極３２との間の導電率σと、コンデンサ６６の静電容量を算出する際に用いたＢ点電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２との関係は、以下の式（８）で表される。
σ∝（Ｖｂ１＋Ｖｂ２）／２      …（８）
そこで、制御部１００は、式（８）を用いてＢ点電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２から第１電極３１と第２電極３２との間の現在の導電率σ２を算出する。
【００５４】
次に、Ｓ１０６において、現在の導電率σ２が所定の導電率σ０以上であるか否かを判定する。制御部１００には、予め所定の導電率σ０が記憶されている。制御部１００は、Ｓ１０５で算出された現在の導電率σ２と所定の導電率σ０との大小関係を比較する。現在の導電率σ２が所定の導電率σ０以上であると判定される場合、Ｓ１０７に移行する。現在の導電率σ２が所定の導電率σ０より小さいと判定される場合、燃料性状検出処理は終了する。
【００５５】
次に、Ｓ１０７において、第１電極３１と第２電極３２との間の導電率σの温度特性を算出する。制御部１００では、現在実施している燃料性状検出処理より前の時刻に実施した燃料性状検出処理で算出した「過去の導電率」および過去の導電率を算出した時の「過去の燃料温度」を記憶している。そこで、制御部１００では、過去の導電率および過去の燃料温度と、現在の導電率σ２および現在の燃料温度Ｔ２から第１電極３１と第２電極３２との間の導電率σの温度特性を算出する。「過去の導電率」および「過去の燃料温度」は、例えば、エンジン始動直後の燃料温度が低いときに実施した燃料性状検出処理で算出された導電率および燃料温度であればよい。導電率σの温度特性とは、具体的に図７の直線Ｌ２またはＬ１で示されるような関係になる。
【００５６】
次に、Ｓ１０８において、Ｓ１０７で算出した導電率σの温度特性に基づいて、燃料温度の変化に対する導電率σの変化率が「温度特性の係数」としての所定の変化率より小さいか否かを判定する。図７に基づいて判定方法を説明する。
過去の燃料温度Ｔ１における燃料の導電率が過去の導電率σ１０である場合、現在実施している燃料性状検出処理のＳ１０３で検出された現在の燃料温度Ｔ２における現在の導電率σ２との関係から、導電率σの温度特性は図７に示す直線Ｌ１となる。直線Ｌ１の傾きは、燃料温度の変化に対する導電率σの変化率を表す。このとき、直線Ｌ１の傾きは、所定の変化率を傾きとする直線Ｌ３の傾きより大きい。一方、過去の燃料温度Ｔ１における燃料の導電率が過去の導電率σ１１である場合、現在実施している燃料性状検出処理のＳ１０３で検出された現在の燃料温度Ｔ２における燃料の導電率σ２との関係から、導電率σの温度特性は図７に示す直線Ｌ２となる。このとき、直線Ｌ２の傾きは、所定の変化率を傾きとする直線Ｌ３の傾きより小さい。このように、Ｓ１０８では、過去の導電率および過去の燃料温度との現在の導電率および現在の燃料温度との関係から導かれる直線の傾きと所定の直線Ｌ３の傾きとを比較する。
燃料温度の変化に対する導電率σの変化率が所定の変化率より小さいと判定される場合、Ｓ１０９に移行する。燃料温度の変化に対する導電率σの変化率が所定の変化率以上であると判定される場合、Ｓ１１０に移行する。
【００５７】
Ｓ１０９において、制御部１００は電極部６５に異常が発生していると判定し、燃料性状検出処理は終了する。この後、制御部１００は、電極部６５に異常が発生していると判定されたことを受けて、ＥＣＵ７に電極部６５が異常であることを伝える信号を出力する。出力された信号を受けて、車両の運転者に警告が発せられる。車両の運転者は、この警告を受けて燃料性状検出装置１を交換する。
一方、Ｓ１１０において、制御部１００は燃料の性状異常であると判定する。すなわち、制御部１００は、電極部６５の異常ではなく、燃料中に多くの導電性の異物が混入しているため、導電率が所定の導電率以上となったと判定する。その後、燃料性状検出処理は終了する。この場合、制御部１００は、電極部６５に異常が発生していることを伝える信号を出力することなく、次の燃料性状検出処理を実行する。ただし、この場合、燃料性状の異常を警告する信号を出力することも可能である。
【００５８】
一般に、燃料の性状異常として考えられる燃料への導電性の異物の混入では、燃料温度が上昇すると、導電率も上昇する。すなわち、燃料温度の変化に対する導電率の変化率も大きくなる。この場合、一実施形態の燃料性状検出装置１では、図７に示すように直線Ｌ１の傾きは大きくなる。一方、例えば、電極間に導電性の異物が挟み込まれることにより電極間が短絡するなどして電極部６５に異常が発生している場合、燃料温度の変化に対する導電率の変化率は導電性の異物が混入した場合に比べて相対的に小さくなる。したがって、一実施形態の燃料性状検出装置１では、図７に示すように直線Ｌ２の傾きは小さくなる。
【００５９】
一実施形態の燃料性状検出装置１では、導電率σの温度特性を表す直線の傾きが所定の変化率を示す直線Ｌ３の傾きより小さいか否かによって電極部６５が異常であるか、または燃料の性状が異常であるかを判定する。従来、導電率が所定の導電率以上となった場合、全て電極部の異常であると考え、電極部を交換していた。しかしながら、一実施形態の燃料性状検出装置１では、導電率の温度特性に基づいて、電極部６５の異常、または燃料の性状異常であるかを判定し、燃料の性状異常である場合、電極部６５を交換することなく、次の燃料性状検出処理を実行する。したがって、電極部６５を含む燃料性状検出装置の不要な交換を防止することができる。
【００６０】
（他の実施形態）
（ａ）上述の実施形態では、燃料性状検出装置は、燃料中のエタノール濃度を検出するとした。しかしながら、燃料性状検出装置が検出する燃料中の混合成分はこれに限定されない。メタノール濃度、ブタノール濃度などのアルコール濃度であってもよい。
【００６１】
（ｂ）上述の実施形態では、静電容量および導電率の温度特性を算出するときに用いる現在の燃料温度は、Ｓ１０３において検出される燃料温度とした。しかしながら、導電率の温度特性を算出するときに用いる現在の燃料温度を検出するステップはこれに限定されない。Ｓ１０５において導電率を算出するときサーミスタが検出する燃料温度であってもよい。
【００６２】
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で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１            ・・・燃料性状検出装置、
３１、３２    ・・・電極、
６５          ・・・電極部、
７０          ・・・スイッチトキャパシタ回路（電圧変換部）、
８０          ・・・標準電圧発生回路（標準電圧印加部）、
９０          ・・・増幅回路（増幅部）、
４０          ・・・サーミスタ（温度検出手段）、
１００        ・・・制御部（記憶手段、第１算出手段、第２算出手段、第３算出手段、導電率判定手段、第４算出手段、異常判定手段）、
σ１０、σ１１・・・過去の導電率、
Ｔ１          ・・・過去の燃料温度、
σ２          ・・・現在の導電率、
Ｔ２          ・・・現在の燃料温度。
【図１】
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【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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