(57)【要約】【課題】検出精度を高めることの可能な燃料センサを提供する。【解決手段】外側電極３０は、樹脂体１０にインサートする外インサート部３１、および樹脂体１０から燃料通路内に突出する外浸漬部３２を有する。外側電極３０の径内側に設けられる内側電極４０は、樹脂体１０にインサートする内インサート部４１、樹脂体１０から燃料通路内に突出する内浸漬部４２、および樹脂体１０から燃料通路２と反対側に突出する突出部４３を有する。検出手段５１は、電極間の静電容量に基づき燃料のアルコール濃度を検出する。第１Ｏリング６１は、内側電極４０の突出部４３の外壁と樹脂体１０とに液密に当接する。これにより、第１Ｏリング６１が内側電極４０の軸方向に位置ずれした場合にも、検出回路５１は、電極間の静電容量を正確に検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路（２）を流れる燃料の性状を検出する燃料センサ（１）であって、
前記燃料通路の開口部（３）に取り付け可能な樹脂体（１０）と、
前記樹脂体にインサートする外インサート部（３１）、および前記樹脂体から前記燃料通路内に突出する外浸漬部（３２）を有する筒状の外側電極（３０）と、
前記樹脂体にインサートする内インサート部（４１）、前記樹脂体から前記燃料通路内に突出する内浸漬部（４２）、および前記樹脂体から前記燃料通路と反対側に突出する突出部（４３）を有し、前記外側電極の径内側に設けられる内側電極（４０）と、
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検出する検出手段（５１）と、
前記内側電極の前記突出部の外壁と前記樹脂体とに液密に当接する環状のシール部材（６１）と、を備えることを特徴とする燃料センサ。
【請求項２】
前記外側電極の前記燃料通路と反対側の端部（３６）は、前記シール部材よりも前記燃料通路側に位置することを特徴とする請求項１に記載の燃料センサ。
【請求項３】
前記樹脂体は、前記内インサート部の外側をモールドすると共に、前記外インサート部の径内側と径外側とをモールドすることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料センサ。
【請求項４】
前記シール部材は、前記内側電極の前記突出部の径外側に設けられた前記樹脂体の凹部（１５）に取り付けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料センサ。
【請求項５】
前記シール部材が前記内側電極の軸方向へ移動することを制限する制限手段（８０、８１）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料センサ。
【請求項６】
前記制限手段は、前記樹脂体に埋め込まれた環状部材（８０）であることを特徴とする請求項５に記載の燃料センサ。
【請求項７】
前記制限手段（８１）は、前記内側電極に設けられた溝（４４）に係止されることを特徴とする請求項５に記載の燃料センサ。
【請求項８】
前記燃料通路を構成する導電性の通路部材（２０）を備え、
前記外側電極は、前記燃料通路内で前記通路部材に電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料センサ。
【請求項９】
前記通路部材は、外側電極の径外方向に筒状に設けられた筒部（２１）、及びその筒部の一方を塞ぐ底部（２３）を有し、
前記通路部材の前記筒部と前記内側電極との距離（Ｌ１）は、前記通路部材と前記内側電極との間の浮遊容量が前記検出手段の行う燃料の性状検出に与える影響を無視できる程度の長さに設定されていることを特徴とする請求項８に記載の燃料センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の性状を検出する燃料センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられ、燃料中のアルコール濃度などの燃料の性状を検出する燃料センサが知られている。燃料センサの検出したアルコール濃度は、内燃機関の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に伝送される。ＥＣＵは、アルコール濃度に応じ、燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期などを制御する。これにより、内燃機関の空燃比が適正となり、運転性が良好になると共に、排ガス中の有害成分が低減される。
特許文献１に記載の燃料センサは、筒状の外側電極と、その外側電極の内側に設けられた内側電極とを備えている。外側電極と内側電極との間（以下「電極間」という）を燃料が流れる。検出回路は、燃料を誘電体とした電極間の静電容量に基づき、燃料のアルコール濃度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６４０８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料センサは、外側電極がハウジングにインサート成形され、内側電極がホルダにインサート成形されている。ホルダは、ハウジングの内側に圧入固定されている。また、燃料通路内で外側電極と内側電極との間に設けられたＯリングは、燃料通路を流れる燃料がハウジングとホルダとの隙間から検出回路側へ漏出することを防いでいる。
しかしながら、特許文献１では、車両の振動、または内燃機関の温度上昇によるＯリングの熱収縮などにより、電極間に設けられたＯリングの位置が軸方向にずれると、燃料に浸漬する外側電極および内側電極の面積が変化する。この場合、電極間の静電容量が変化し、燃料センサの検出精度が悪化するおそれがある。
また、ハウジングとホルダとの位置がずれると、外側電極と内側電極とが相対変位する。この場合、電極間の静電容量が変化し、燃料センサの検出精度が悪化するおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、検出精度を高めることの可能な燃料センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、外側電極と内側電極とが樹脂体にインサートされた燃料センサにおいて、樹脂体から燃料通路の外側へ突出した内側電極の突出部の外壁と、樹脂体とに環状のシール部材が液密に当接することを特徴とする。
これにより、シール部材は、両電極が燃料に浸漬する浸漬部以外の位置に設けられる。このため、シール部材が内側電極の軸方向に位置ずれした場合、電極間の電気的特性に影響を与えることがない。したがって、検出手段が燃料通路を流れる燃料の電気的特性を正確に検出することが可能になるので、燃料センサの検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料センサの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料センサの製造方法を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態による燃料センサの断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態による燃料センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料センサを図１および図２に示す。本実施形態の燃料センサ１は、車両の燃料タンクと燃料噴射装置とを接続する燃料通路２に設けられ、燃料に含まれるアルコール濃度を検出するセンサである。
図１に示すように、燃料センサ１は、樹脂体１０、外側電極３０、内側電極４０、回路基板５０、およびシール部材としての第１Ｏリング６１などを備えている。
樹脂体１０は、例えば樹脂などから形成され、燃料通路２の開口部３に取り付けられる。樹脂体１０は、燃料通路２の外側で回路基板５０を収容する基板収容部１１と、その基板収容部１１から燃料通路２の内側へ延びる電極支持部１２とを有する。電極支持部１２は、外側電極３０と内側電極４０とをモールドしている。燃料通路２の外壁と基板収容部１１との間に設けられた第２Ｏリング６２は、燃料通路２を流れる燃料が外部に漏出することを防いでいる。
【０００８】
外側電極３０は、例えばステンレスなどの金属から円筒状に形成され、中心軸が燃料通路２の燃料流れ方向に対して略垂直に設けられる。外側電極３０は、樹脂体１０の電極支持部１２にインサートする外インサート部３１、および樹脂体１０から燃料通路内に突出する外浸漬部３２を有する。外浸漬部３２は、燃料通路２を流れる燃料に浸漬する。
なお、図１では、燃料通路２を燃料が流れる方向を矢印Ａ、矢印Ｂで示している。
外側電極３０は、外浸漬部３２の下端部３３が開口している。また、外側電極３０は、燃料流れ上流側に第１流通孔３４を有し、燃料流れ下流側に第２流通孔３５を有する。第１流通孔３４、第２流通孔３５および下端部３３の開口を通り、外浸漬部３２の内側を燃料が流れる。
【０００９】
外側電極３０は、下端部３３と反対側に位置する上端部３６に、径外方向に環状に延びるフランジ３７を有している。フランジ３７は、樹脂体１０に対して外側電極３０が軸方向または径方向に移動することを防いでいる。
フランジ３７に接続する第１ターミナル７１は、回路基板５０に設けられた検出回路５１に電気的に接続している。本実施形態の検出回路は特許請求の範囲に記載の「検出手段」に相当する。
第１ターミナル７１が電極支持部１２から基板収容部１１の内側へ突出する個所には、第１ターミナル７１を円筒状に囲む囲繞壁１３が設けられる。囲繞壁１３の内側に接着剤１４が充填されている。接着剤１４は、第１ターミナル７１と電極支持部１２との隙間から回路基板側へ燃料が漏出することを防いでいる。囲繞壁１３に接着剤１４を充填する前に、囲繞壁１３の内壁にはプラズマ表面処理が行われる。これにより、囲繞壁１３の内壁と接着剤１４とが強固に接着される。
【００１０】
内側電極４０は、例えばステンレスなどの金属から有底円筒状に形成され、外側電極３０の径内側に、外側電極３０と略同軸に設けられている。内側電極４０の外壁と外側電極３０の内壁との間には、燃料を誘電体とした静電容量を検出可能な所定のギャップが設けられている。内側電極４０は、樹脂体１０の電極支持部１２にインサートする内インサート部４１、樹脂体１０から燃料通路内に突出する内浸漬部４２、および樹脂体１０から燃料通路と反対側に突出する突出部４３を有する。内浸漬部４２は、外浸漬部３２の内側を流れる燃料に浸漬する。
なお、内側電極４０の内側に、図示しないサーミスタを設置することが可能である。サーミスタは、内側電極４０から伝熱する燃料の温度を検出し、その温度に関する信号を検出回路５１に伝送する。
【００１１】
内側電極４０の突出部４３は、電極支持部１２から回路基板側へ突出している。突出部４３に接続する第２ターミナル７２は、回路基板５０に設けられた検出回路５１に電気的に接続している。
樹脂体１０は、内側電極４０の突出部４３の径外側に環状に凹む凹部１５を有している。この凹部１５に、例えばフロロシリコーンゴムなどの弾性体からなる第１Ｏリング６１が取り付けられている。凹部１５の内径は、第１Ｏリング６１がその弾性力により内側電極４０と樹脂体１０との隙間から燃料の漏出を防ぐことが可能な程度に第１Ｏリング６１を圧縮するように設定されている。そのため、第１Ｏリング６１は、内側電極４０の外壁と凹部１５の内壁とに液密に当接する。
第１Ｏリング６１は、外側電極３０のフランジ３７よりも回路基板側に位置している。つまり、第１Ｏリング６１は、外側電極３０と内側電極４０とが径方向に向き合う位置以外の場所に取り付けられる。これにより、第１Ｏリング６１が軸方向にずれた場合、電極間の静電容量に影響を与えることがない。
【００１２】
第１Ｏリング６１の回路基板側に環状部材としてのワッシャー８０が設けられている。ワッシャー８０は、第１Ｏリング６１が内側電極４０の軸方向へ移動し、第１Ｏリング６１が内側電極４０から脱落することを防いでいる。ワッシャー８０は、熱かしめによって、樹脂体１０の電極支持部１２に埋め込まれている。
【００１３】
回路基板５０は、樹脂体１０の基板収容部１１に収容されている。回路基板５０には、燃料の電気的特性を検出する検出回路５１が構成されている。検出回路５１は、外側電極３０と内側電極４０との間の充放電により、外側電極３０の内側を流れる燃料を誘電体とした電極間の静電容量を検出する。検出回路５１のメモリには、燃料のアルコール濃度と静電容量との関係を示す検量線が燃料温度に対応したマップとして記憶されている。検出回路５１は、電極間の静電容量および燃料温度によって特定された検量線に基づき、燃料に含まれるアルコール濃度を検出する。
【００１４】
燃料センサ１の製造方法を説明する。
まず、外側電極３０と内側電極４０とを樹脂体１０にインサート成形する。外側電極３０の外インサート部３１と、内側電極４０の内インサート部４１とが樹脂体１０にモールドされる。
次に、図２に示すように、樹脂体１０の凹部１５と内側電極４０の突出部４３との間に第１Ｏリング６１を嵌め込む。そして、第１Ｏリング６１の上にワッシャー８０を載置する。
続いて、図２の矢印Ｃに示すように、樹脂体１０の電極支持部１２から上方に延びる筒部１６を、熱かしめによって径内方向に曲げる。これにより、ワッシャー８０は、樹脂体１０に埋め込まれる。
一方、囲繞壁１３の内壁にプラズマ表面処理を行い、その後、囲繞壁１３の内側に接着剤１４を充填する。その後、樹脂体１０の基板収容部１１に回路基板５０を取り付ける。
【００１５】
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
（１）本実施形態では、第１Ｏリング６１は、内側電極４０の突出部４３と樹脂体１０との間に設けられる。これにより、第１Ｏリング６１が内側電極４０の軸方向に位置ずれした場合にも、外浸漬部３２および内浸漬部４２が燃料に浸漬する深さは変化しない。このため、第１Ｏリング６１の位置ずれが、電極間の静電容量に影響を与えることがない。燃料センサ１は、燃料の電気的特性を正確に検出することが可能になる。したがって、燃料センサ１の検出精度を高めることができる。
（２）本実施形態では、第１Ｏリング６１は、外側電極３０と内側電極４０とが径方向に向き合う位置から離れた場所に取り付けられる。これにより、第１Ｏリング６１が、電極間の静電容量に影響を与えることがない。したがって、燃料センサ１の検出精度を高めることができる。
（３）本実施形態では、内側電極４０と外側電極３０とが１個の樹脂体１０でインサート成形される。これにより、内側電極４０と外側電極３０との相対変位が抑制される。したがって、電極間の静電容量の変化が抑制され、燃料センサ１の検出精度を高めることができる。
（４）本実施形態では、第１Ｏリング６１は、樹脂体１０の凹部１５に取り付けられる。樹脂体１０の凹部１５の内径を設定することで、第１Ｏリング６１の圧縮率を調節することが可能となる。したがって、内側電極４０と樹脂体１０との隙間から回路基板側へ燃料が漏出することを確実に防ぐことができる。
（５）本実施形態では、ワッシャー８０が、熱かしめにより樹脂体１０に埋め込まれる。これにより、第１Ｏリング６１の脱落を防ぐことができる。
【００１６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料センサを図３に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態では、燃料センサは、燃料通路を構成する通路部材２０を備える。通路部材２０は、導電体から形成され、筒部２１、底部２３及び連結管２２を有する。筒部２１は外側電極３０の径外方向に外側電極３０と略同軸に筒状に設けられる。底部２３は、筒部２１の樹脂体１０と反対側を塞いでいる。２本の連結管２２は、筒部２１の径方向に筒状に延びている。図３では、連結管２２を燃料が流れる方向を矢印Ａ、矢印Ｂで示している。
通路部材２０の筒部２１の内壁と樹脂体１０の電極支持部１２との間に設けられた第３Ｏリング６３は、通路部材２０を流れる燃料が外部に漏出することを防いでいる。
【００１７】
第３ターミナル７３は、一端がフランジ３７に接続し、燃料通路内で樹脂体１０から突出して、他端が通路部材２０に接続している。通路部材２０と回路基板５０とを第４ターミナル７４が接続している。
内側電極４０は、第１Ｏリング６１の回路基板側で径方向に凹む溝４４を有する。規制手段としてのＥリング８１が、内側電極４０の溝４４に係止されている。Ｅリング８１は、第１Ｏリング６１が内側電極４０の軸方向へ移動し、内側電極４０から脱落することを防いでいる。
【００１８】
本実施形態では、通路部材２０と外側電極３０とが同電位になる。そのため、通路部材２０の筒部２１と内側電極４０との距離Ｌ１は、筒部２１と内側電極４０との間の浮遊容量が検出回路５１のアルコール濃度検出に与える影響を無視できる程度の長さに設定されている。
検出回路５１は、外側電極３０および通路部材２０をグランドとして、外側電極３０と内側電極４０との間の充放電により、外側電極３０の内側を流れる燃料を誘電体とした電極間の静電容量を検出する。検出回路５１は、電極間の静電容量および燃料温度によって特定された検量線に基づき、燃料に含まれるアルコール濃度を検出する。
【００１９】
第２実施形態では、以下の作用効果を奏する。
（１）第２実施形態では、Ｅリング８１は、内側電極４０に設けられた溝４４に係止される。これにより、簡素な構成で内側電極４０にＥリング８１を取り付けることができる。
（２）第２施形態では、第３ターミナル７３が、燃料通路内で外側電極３０と通路部材２０とを電気的に接続する。これにより、外側電極３０と検出回路５１との接続箇所から燃料が漏出することを防ぐことができる。
なお、第３ターミナル７３は、燃料通路内において、樹脂体１０の外側で外側電極３０と通路部材２０とを接続してもよい。
【００２０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料センサを図４に示す。
第３実施形態では、外側電極３０は筒状の小径部３０１と、その小径部３０１よりも径が大きい筒状の大径部３０２と、小径部３０１と大径部３０２とを接続する段差部３０３とを有する。外側電極３０は、小径部３０１のうちで電極支持部１２から燃料通路に突出する部分が外浸漬部３２を構成する。
また、外側電極３０の大径部３０２と内側電極４０との距離Ｌ２は、大径部３０２と内側電極４０との間の浮遊容量が検出回路５１のアルコール濃度検出に与える影響を無視できる程度の長さに設定されている。大径部３０２は、樹脂体１０の電極支持部１２から回路基板側に突出している。
【００２１】
樹脂体１０は、外側電極３０の大径部３０２が電極支持部１２から突出する個所に、環状に凹む第２凹部１７を有している。大径部３０２の径外方向の外壁と第２凹部１７との間に第４Ｏリング６４が取り付けられ、大径部３０２の径内方向の内壁と第２凹部１７との間に第５Ｏリング６５が取り付けられている。
第３実施形態では、第４Ｏリング６４および第５Ｏリング６５により、外側電極３０の大径部３０２と樹脂体１０との隙間から回路基板側に燃料が漏出することを防ぐことができる。
【００２２】
（他の実施形態）
上述した複数の実施形態の燃料センサは、電極間の静電容量を検出することで、燃料の誘電率から燃料の性質及び状態を検出した。これに対し、本発明の燃料センサは、電極間の抵抗値を検出することで、燃料の導電率から燃料の性質及び状態を検出してもよい。
上述した複数の実施形態の燃料センサは、電極間の電気的特性から燃料に含まれるアルコール濃度を検出した。これに対し、本発明の燃料センサは、電極間の電気的特性から例えば燃料の酸化劣化状態等を検出してもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１  ・・・燃料センサ
１０・・・樹脂体
３０・・・外側電極
４０・・・内側電極
５１・・・検出回路（検出手段）
６１・・・第１Ｏリング（シール部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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