JPH0627074A - 燃料センサシステム - Google Patents
燃料センサシステムInfo
- Publication number
- JPH0627074A JPH0627074A JP5088584A JP8858493A JPH0627074A JP H0627074 A JPH0627074 A JP H0627074A JP 5088584 A JP5088584 A JP 5088584A JP 8858493 A JP8858493 A JP 8858493A JP H0627074 A JPH0627074 A JP H0627074A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- fuel
- fuel sensor
- detector
- square wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 75
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
- F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
- F02D19/084—Blends of gasoline and alcohols, e.g. E85
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
- F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
- F02D19/085—Control based on the fuel type or composition
- F02D19/087—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/2835—Specific substances contained in the oils or fuels
- G01N33/2852—Alcohol in fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
- F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガソリンに混入されたメタノールの体積比率
を容量検出により検出する燃料センサシステムにおい
て、水汚染等によるシャント抵抗の影響を排除すると共
に電磁干渉の影響を阻止して体積比率を高精度で検出す
る。 【構成】 センサ１２で検出すべき燃料の容量成分１
４、及びシャント抵抗１３と同様な値を有するコンデン
サ３０、及び抵抗３１を基準（ダミー）センサ２８に設
けて、これら２つのセンサ１２、２８を、コンデンサ２
０、２９を介して方形波発振器１９からのパルスで駆動
する。２つのセンサからの出力は、ＡＭ検波器１７、３
２に入力される。そこでピーク検出された出力は、差動
バッファ１８において差がとられて、エンジン制御モジ
ュール（ＥＣＭ）に供給される。差動バッファ１８によ
り検出器１７、３２の出力の差がとられるので、シャン
ト抵抗の影響が相殺され、発振器の周波数を高くしなく
ても容量成分の検出ができ、したがって、電磁干渉を生
じることなく高精度で検出できる。
を容量検出により検出する燃料センサシステムにおい
て、水汚染等によるシャント抵抗の影響を排除すると共
に電磁干渉の影響を阻止して体積比率を高精度で検出す
る。 【構成】 センサ１２で検出すべき燃料の容量成分１
４、及びシャント抵抗１３と同様な値を有するコンデン
サ３０、及び抵抗３１を基準（ダミー）センサ２８に設
けて、これら２つのセンサ１２、２８を、コンデンサ２
０、２９を介して方形波発振器１９からのパルスで駆動
する。２つのセンサからの出力は、ＡＭ検波器１７、３
２に入力される。そこでピーク検出された出力は、差動
バッファ１８において差がとられて、エンジン制御モジ
ュール（ＥＣＭ）に供給される。差動バッファ１８によ
り検出器１７、３２の出力の差がとられるので、シャン
ト抵抗の影響が相殺され、発振器の周波数を高くしなく
ても容量成分の検出ができ、したがって、電磁干渉を生
じることなく高精度で検出できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンを動作させる
ため使用される多成分の自動車用燃料の組成を検出する
ように設計された燃料センサシステムに関する。
ため使用される多成分の自動車用燃料の組成を検出する
ように設計された燃料センサシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料の組成すなわち成分が検出される
と、エンジンの動作は燃料の有効な燃焼を得るように修
正される。このため、望ましくない燃焼生成物が最小限
に抑えられる。例えば、自動車のエンジンを動作させる
ため、メタノールならびにガソリンを使用することが望
ましいことが判ったが、不都合なことには、有効な燃料
の燃焼を達成させるためには、エンジンの燃料噴射およ
びタイミングを、ある燃料から別の燃料に切換える時に
変更させる必要がある。更に、エンジンは、ガソリン、
メタノールあるいはその混合物を有効に燃焼させるよう
に自動的に調整することができる。従って、どんな燃料
がタンクにあるかは問題ではなく、前の給油に何が含ま
れていたかを勘案する必要がない。このための１つの方
法は、エンジンの燃料供給管路に燃料センサを配置し
て、どんな燃料混合物がエンジンへ送られているかを判
定し、この情報を用いてエンジン制御モジュール（ＥＣ
Ｍ）をプログラムすることにより、エンジンの性能を最
適化することである。センサは、計量された燃料がエン
ジンに達する時間内で必要に応じてエンジン性能を設定
するのに充分な時間を生じるよう、燃料噴射器の手前に
配置される。この遅れは、最適の車両速度における燃料
の流量により決定される。
と、エンジンの動作は燃料の有効な燃焼を得るように修
正される。このため、望ましくない燃焼生成物が最小限
に抑えられる。例えば、自動車のエンジンを動作させる
ため、メタノールならびにガソリンを使用することが望
ましいことが判ったが、不都合なことには、有効な燃料
の燃焼を達成させるためには、エンジンの燃料噴射およ
びタイミングを、ある燃料から別の燃料に切換える時に
変更させる必要がある。更に、エンジンは、ガソリン、
メタノールあるいはその混合物を有効に燃焼させるよう
に自動的に調整することができる。従って、どんな燃料
がタンクにあるかは問題ではなく、前の給油に何が含ま
れていたかを勘案する必要がない。このための１つの方
法は、エンジンの燃料供給管路に燃料センサを配置し
て、どんな燃料混合物がエンジンへ送られているかを判
定し、この情報を用いてエンジン制御モジュール（ＥＣ
Ｍ）をプログラムすることにより、エンジンの性能を最
適化することである。センサは、計量された燃料がエン
ジンに達する時間内で必要に応じてエンジン性能を設定
するのに充分な時間を生じるよう、燃料噴射器の手前に
配置される。この遅れは、最適の車両速度における燃料
の流量により決定される。
【０００３】燃料センサシステムは、ガソリンとメタノ
ール、およびその混合物間を識別することができなけれ
ばならない。これらを識別するためには、ガソリンとメ
タノールの誘電率が異なるので、容量成分の測定センサ
システムが有効であることが判った。図７のグラフは、
キャパシタンス（容量成分）と、メタノールの体積パー
セントとの関係を示しており、図７に示されるように、
キャパシタンスは、メタノールの割合に対応して大幅に
変化し、そして体積パーセントの大半にわたり、キャパ
シタンスの変化は線形的である。ガソリン１００％（即
ち、メタノール０％）の場合は、キャパシタンスは約２
８ピコファラッドである。メタノール１００％の場合
は、キャパシタンスは約３３８ピコファラッドである。
センサ自体は、配管の内孔内に同心的に配置された細い
線片を有する燃料管部分からなっている。理想的には、
センサは動的な燃料流動特性を測定可能に変化させるこ
となく燃料管中に配置することができる。必要に応じ
て、燃料管の一部は管の残部から絶縁され、管と同軸線
の双方がセンサ回路を構成する集積回路（ＩＣ）と接続
されている。しかし、絶縁されなければ、燃料管自体
は、同軸線がグラウンドと同水準のコンデンサ極板を形
成するようにグラウンド電位に置かれる。
ール、およびその混合物間を識別することができなけれ
ばならない。これらを識別するためには、ガソリンとメ
タノールの誘電率が異なるので、容量成分の測定センサ
システムが有効であることが判った。図７のグラフは、
キャパシタンス（容量成分）と、メタノールの体積パー
セントとの関係を示しており、図７に示されるように、
キャパシタンスは、メタノールの割合に対応して大幅に
変化し、そして体積パーセントの大半にわたり、キャパ
シタンスの変化は線形的である。ガソリン１００％（即
ち、メタノール０％）の場合は、キャパシタンスは約２
８ピコファラッドである。メタノール１００％の場合
は、キャパシタンスは約３３８ピコファラッドである。
センサ自体は、配管の内孔内に同心的に配置された細い
線片を有する燃料管部分からなっている。理想的には、
センサは動的な燃料流動特性を測定可能に変化させるこ
となく燃料管中に配置することができる。必要に応じ
て、燃料管の一部は管の残部から絶縁され、管と同軸線
の双方がセンサ回路を構成する集積回路（ＩＣ）と接続
されている。しかし、絶縁されなければ、燃料管自体
は、同軸線がグラウンドと同水準のコンデンサ極板を形
成するようにグラウンド電位に置かれる。
【０００４】センサにおける（すなわち検出燃料の）容
量成分は、メタノール比率（体積）に対応し、その情報
によりＥＣＭがエンジン性能を設定することができる。
しかし、燃料の導電性の形態も勘案されねばならない。
ピュア・ガソリンは実質的に非導電性であり、水の如き
汚染物質の混入はその導電性を著しく変化させることは
ない。メタノール混入の場合は、このような水汚染物質
はその導電性を著しく変化させることになる。導電性の
このような変化は、容量検出による燃料センサシステム
において対処されなければならない。図８に示されるよ
うに、メタノール／ガソリン混合物は、抵抗比例関係を
呈する。水汚染がほとんどない場合はカーブ１０に示さ
れるように、メタノールの体積％が３０％以下の場合、
シャント抵抗（リーケージ抵抗）は１５ｋΩを越え、そ
の影響はほとんどないものである。しかし、５０％の混
合物では、シャント抵抗は約７．５ｋΩであり、メタノ
ールの比率が上昇するに伴い実質的に減少する。更に重
要なことは、カーブ１１に示すように、水汚染が著しく
なる場合である。水成分は、エンジン性能を著しく変化
させることはなく、水成分が存在しても格別の問題は生
じない。しかし、図８のカーブ１１において明らかなよ
うに、少量の水が混合物の導電性を実質的に増すことに
なる。すなわち、メタノール体積％が３０％の場合、水
の存在により抵抗を１５ｋΩから１１ｋΩ以下に低下さ
れることになる。５０％のメタノールでは、シャント抵
抗は約７．５ｋΩから約３．５ｋΩまで降下し、これは
約５０％の降下となる。このように、容量の検出が成功
するためにはシャント抵抗の影響を避けるための手段を
用いなければならないことが明らかである。
量成分は、メタノール比率（体積）に対応し、その情報
によりＥＣＭがエンジン性能を設定することができる。
しかし、燃料の導電性の形態も勘案されねばならない。
ピュア・ガソリンは実質的に非導電性であり、水の如き
汚染物質の混入はその導電性を著しく変化させることは
ない。メタノール混入の場合は、このような水汚染物質
はその導電性を著しく変化させることになる。導電性の
このような変化は、容量検出による燃料センサシステム
において対処されなければならない。図８に示されるよ
うに、メタノール／ガソリン混合物は、抵抗比例関係を
呈する。水汚染がほとんどない場合はカーブ１０に示さ
れるように、メタノールの体積％が３０％以下の場合、
シャント抵抗（リーケージ抵抗）は１５ｋΩを越え、そ
の影響はほとんどないものである。しかし、５０％の混
合物では、シャント抵抗は約７．５ｋΩであり、メタノ
ールの比率が上昇するに伴い実質的に減少する。更に重
要なことは、カーブ１１に示すように、水汚染が著しく
なる場合である。水成分は、エンジン性能を著しく変化
させることはなく、水成分が存在しても格別の問題は生
じない。しかし、図８のカーブ１１において明らかなよ
うに、少量の水が混合物の導電性を実質的に増すことに
なる。すなわち、メタノール体積％が３０％の場合、水
の存在により抵抗を１５ｋΩから１１ｋΩ以下に低下さ
れることになる。５０％のメタノールでは、シャント抵
抗は約７．５ｋΩから約３．５ｋΩまで降下し、これは
約５０％の降下となる。このように、容量の検出が成功
するためにはシャント抵抗の影響を避けるための手段を
用いなければならないことが明らかである。
【０００５】図９は、シャント抵抗の影響を避ける容量
の変動検出に対する従来技術を示している。燃料センサ
１２を駆動するため１０ＭＨzの発振器を使用し、ここ
ではセンサは、メタノールの比率および燃料汚染の存在
により値が変動するシャント抵抗１３、およびメタノー
ルの比率に応答して値が変動する検出すべき容量成分で
あるキャパシタンス１４を含んで示されている。センサ
でのＲＣ時定数がマイクロ秒のオーダーであり、図８の
燃料成分範囲において約２〜約０．６マイクロ秒の範囲
にわたり変動することが判った。図９において、１０Ｍ
Ｈzの発振器１５が抵抗１６を介してセンサ１２と接続
されている。結合要素の抵抗１６は、ほとんどの場合、
発振器１５の内部抵抗あるいはソース抵抗である。１０
ＭＨz信号は０．１マイクロ秒の周期を持つため、実質
的に全ての信号電流がコンデンサ１４に流れる。このこ
とは、ＡＭ検波器１７は主としてコンデンサ１４の値で
決定される信号が入力されることを意味する。抵抗１３
の変動は、ＡＭ検波器１７の出力に対して非常に小さな
影響を及ぼすに過ぎない。バッファ１８が、燃料センサ
信号をＥＣＭへ送り、その利得がＥＣＭに対する信号の
較正を確立するように制御することができる。明らかな
ように、１０ＭＨz発振器は、より高い周波数とするこ
とができ、この場合は抵抗１３の変動の影響が更に小さ
くなる。しかし、図９のシステムにおいては、励起信号
が放出され、生じた電磁干渉（ＥＭＩ）が周波数の上昇
に伴って増加することが問題である。１０ＭＨzの周波
数は使用し得る最低の周波数であるが、センサ１２のシ
ャント抵抗１３によって反応が減少する。センサ１２は
エンジン燃料管に配置されるが、電子回路は他の場所に
置かれ、センサを発振器１５に接続する配線は、ＥＭＩ
を生じるアンテナとして働いてしまうことになる。
の変動検出に対する従来技術を示している。燃料センサ
１２を駆動するため１０ＭＨzの発振器を使用し、ここ
ではセンサは、メタノールの比率および燃料汚染の存在
により値が変動するシャント抵抗１３、およびメタノー
ルの比率に応答して値が変動する検出すべき容量成分で
あるキャパシタンス１４を含んで示されている。センサ
でのＲＣ時定数がマイクロ秒のオーダーであり、図８の
燃料成分範囲において約２〜約０．６マイクロ秒の範囲
にわたり変動することが判った。図９において、１０Ｍ
Ｈzの発振器１５が抵抗１６を介してセンサ１２と接続
されている。結合要素の抵抗１６は、ほとんどの場合、
発振器１５の内部抵抗あるいはソース抵抗である。１０
ＭＨz信号は０．１マイクロ秒の周期を持つため、実質
的に全ての信号電流がコンデンサ１４に流れる。このこ
とは、ＡＭ検波器１７は主としてコンデンサ１４の値で
決定される信号が入力されることを意味する。抵抗１３
の変動は、ＡＭ検波器１７の出力に対して非常に小さな
影響を及ぼすに過ぎない。バッファ１８が、燃料センサ
信号をＥＣＭへ送り、その利得がＥＣＭに対する信号の
較正を確立するように制御することができる。明らかな
ように、１０ＭＨz発振器は、より高い周波数とするこ
とができ、この場合は抵抗１３の変動の影響が更に小さ
くなる。しかし、図９のシステムにおいては、励起信号
が放出され、生じた電磁干渉（ＥＭＩ）が周波数の上昇
に伴って増加することが問題である。１０ＭＨzの周波
数は使用し得る最低の周波数であるが、センサ１２のシ
ャント抵抗１３によって反応が減少する。センサ１２は
エンジン燃料管に配置されるが、電子回路は他の場所に
置かれ、センサを発振器１５に接続する配線は、ＥＭＩ
を生じるアンテナとして働いてしまうことになる。
【０００６】ＥＭＩを低減させてしかもセンサ１２での
シャント抵抗１３の影響を受けない有効周波数でセンサ
システムを動作させることが望ましく、そのための改善
された従来技術のシステム回路が、図１０に示される。
図１０において、燃料センサ１２は、結合コンデンサ２
０を介して方形波発振器１９により駆動される。センサ
１２の下端部が基準電圧ＶREGへ接続され、これにより
信号周波数に対して接地されるが、ＡＭ検波器１７に対
する出力はＤＣ成分を含んでしまうことになる。従来技
術のセンサシステムの場合は、コンデンサ２０は２００
ピコファラッド程度である。方形波発振器１９は、約５
０ナノ秒の立下がり時間を持つ負方向の階段関数を生じ
るはずである。方形波は対称的であり得るが、これはま
た低デューティ・サイクルのパルスでもあり得る。方形
波発振器１９はディジタル・クロック状態の後連続的に
動作するため、指定された２０ＫＨzの比率で５０ナノ
秒の下降を有する方形パルスを生じる。立上がり時間は
重要ではなく、数マイクロ秒程度である。方形波の立下
がり時間は、センサの１マイクロ秒の時定数に比して短
く、１００マイクロ秒のパルス周期はこれに対して長
い。ＡＭ検波器の出力フィルタの出力における適正な電
圧では、検波器は方形波の負方向のエッジでアクティブ
状態になる。明らかなように、必要に応じて、方形波は
負方向のパルス幅を狭くすることができ、その結果デュ
ーティ・サイクルが減少して、消費電流が比較的低くな
る。検波器１７は、センサ１２からのピーク電圧に応答
する単一ピーク検出器である。所与のステップ関数に対
するピーク電圧の大きさは、コンデンサ１４の値に反比
例することになる。この関係は、非線形的であるが、車
両の燃料管におけるメタノールとガソリンの比率を示す
ため使用することができる。バッファ１８は、ＥＣＭに
対する出力を較正するため用いられるスケール・ファク
タを提供するために用いられる。これはその利得を制御
することにより行われる。
シャント抵抗１３の影響を受けない有効周波数でセンサ
システムを動作させることが望ましく、そのための改善
された従来技術のシステム回路が、図１０に示される。
図１０において、燃料センサ１２は、結合コンデンサ２
０を介して方形波発振器１９により駆動される。センサ
１２の下端部が基準電圧ＶREGへ接続され、これにより
信号周波数に対して接地されるが、ＡＭ検波器１７に対
する出力はＤＣ成分を含んでしまうことになる。従来技
術のセンサシステムの場合は、コンデンサ２０は２００
ピコファラッド程度である。方形波発振器１９は、約５
０ナノ秒の立下がり時間を持つ負方向の階段関数を生じ
るはずである。方形波は対称的であり得るが、これはま
た低デューティ・サイクルのパルスでもあり得る。方形
波発振器１９はディジタル・クロック状態の後連続的に
動作するため、指定された２０ＫＨzの比率で５０ナノ
秒の下降を有する方形パルスを生じる。立上がり時間は
重要ではなく、数マイクロ秒程度である。方形波の立下
がり時間は、センサの１マイクロ秒の時定数に比して短
く、１００マイクロ秒のパルス周期はこれに対して長
い。ＡＭ検波器の出力フィルタの出力における適正な電
圧では、検波器は方形波の負方向のエッジでアクティブ
状態になる。明らかなように、必要に応じて、方形波は
負方向のパルス幅を狭くすることができ、その結果デュ
ーティ・サイクルが減少して、消費電流が比較的低くな
る。検波器１７は、センサ１２からのピーク電圧に応答
する単一ピーク検出器である。所与のステップ関数に対
するピーク電圧の大きさは、コンデンサ１４の値に反比
例することになる。この関係は、非線形的であるが、車
両の燃料管におけるメタノールとガソリンの比率を示す
ため使用することができる。バッファ１８は、ＥＣＭに
対する出力を較正するため用いられるスケール・ファク
タを提供するために用いられる。これはその利得を制御
することにより行われる。
【０００７】図１１は、従来技術の図１０のピーク検出
器（ＡＭ検波器１７）を示す。ブロック図形態で示され
る回路は、端子２２に＋側が、グラウンド端子２３に−
側が接続されたＶCC電源で動作させられる演算増幅器を
使用する。該増幅器の出力は、その反転入力に直接接続
され、また負荷である出力フィルタ２４に接続される。
このため、演算増幅器は１００％の負帰還となって利得
１の電圧フォロワとして働く。センサ１２からの負のパ
ルスは、出力（低域）フィルタ２４のコンデンサ２５を
入力パルスのピーク値に充電するように増幅器に送られ
る。フィルタ２４は、３０ミリ秒のＲＣ時定数を生じ
る、０．５マイクロファラッドのコンデンサ２５および
６０ＫΩの抵抗２６で構成される。この時定数は、２０
ＫＨzのパルスの周期に比べて非常に長いが、自動車の
エンジン制御周期に比べては短いものである。電圧調整
器２１もまた電源と接続され、これは出力フィルタ２４
に対して調整された５ボルトの基準電圧ＶREGを提供す
る。このため出力は、負のピーク入力と等しい出力フィ
ルタ２４による降下より、５ボルト小さくなる。図１２
は、先に述べた望ましいセンサに対する図１１の回路の
応答特性を示すグラフである。最小容量値では、この出
力は１ボルト程度で、最大容量値に対しては、出力は４
ボルトより僅かに低い。図１１の回路は、非線形性であ
るが、メタノール燃料成分に対応する出力を生じること
になる。
器（ＡＭ検波器１７）を示す。ブロック図形態で示され
る回路は、端子２２に＋側が、グラウンド端子２３に−
側が接続されたＶCC電源で動作させられる演算増幅器を
使用する。該増幅器の出力は、その反転入力に直接接続
され、また負荷である出力フィルタ２４に接続される。
このため、演算増幅器は１００％の負帰還となって利得
１の電圧フォロワとして働く。センサ１２からの負のパ
ルスは、出力（低域）フィルタ２４のコンデンサ２５を
入力パルスのピーク値に充電するように増幅器に送られ
る。フィルタ２４は、３０ミリ秒のＲＣ時定数を生じ
る、０．５マイクロファラッドのコンデンサ２５および
６０ＫΩの抵抗２６で構成される。この時定数は、２０
ＫＨzのパルスの周期に比べて非常に長いが、自動車の
エンジン制御周期に比べては短いものである。電圧調整
器２１もまた電源と接続され、これは出力フィルタ２４
に対して調整された５ボルトの基準電圧ＶREGを提供す
る。このため出力は、負のピーク入力と等しい出力フィ
ルタ２４による降下より、５ボルト小さくなる。図１２
は、先に述べた望ましいセンサに対する図１１の回路の
応答特性を示すグラフである。最小容量値では、この出
力は１ボルト程度で、最大容量値に対しては、出力は４
ボルトより僅かに低い。図１１の回路は、非線形性であ
るが、メタノール燃料成分に対応する出力を生じること
になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、方形
波の駆動信号で駆動される燃料センサの電圧を、差電圧
がセンサ応答を表わすように、ダミー即ち基準センサに
よって生じた電圧と合成し、水汚染等による抵抗成分の
影響を少なくすることである。本発明の更に別の目的
は、方形波駆動信号を用いて、ダミーの容量性燃料セン
サを励起してダミー・センサ出力の関数として方形波の
振幅を安定化させることである。本発明の更に別の目的
は、基準センサの出力に関して安定化される振幅制御さ
れた方形波駆動信号を燃料センサに提供して、ダミー・
センサ出力が燃料センサ出力から差引かれることにより
差出力信号を得ることである。本発明の更に他の目的
は、差動増幅器出力に応答してディジタル的に動作する
電荷ディスペンサが、一方の入力が燃料センサに接続さ
れ他方の入力が電荷ディスペンサにより充電される出力
フィルタに接続された差動増幅器を含む、方形波で駆動
される燃料センサに対して応答を生じる電荷ディスペン
サ検出器を提供することである。
波の駆動信号で駆動される燃料センサの電圧を、差電圧
がセンサ応答を表わすように、ダミー即ち基準センサに
よって生じた電圧と合成し、水汚染等による抵抗成分の
影響を少なくすることである。本発明の更に別の目的
は、方形波駆動信号を用いて、ダミーの容量性燃料セン
サを励起してダミー・センサ出力の関数として方形波の
振幅を安定化させることである。本発明の更に別の目的
は、基準センサの出力に関して安定化される振幅制御さ
れた方形波駆動信号を燃料センサに提供して、ダミー・
センサ出力が燃料センサ出力から差引かれることにより
差出力信号を得ることである。本発明の更に他の目的
は、差動増幅器出力に応答してディジタル的に動作する
電荷ディスペンサが、一方の入力が燃料センサに接続さ
れ他方の入力が電荷ディスペンサにより充電される出力
フィルタに接続された差動増幅器を含む、方形波で駆動
される燃料センサに対して応答を生じる電荷ディスペン
サ検出器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記および他の目的は、
以下の方法で達成される。燃料センサシステムにおいて
は、容量性要素は、センサの時定数に関して長い周期を
持ちセンサの時定数に関して短い立上がりおよび立下が
り時間を有する方形波供給源で駆動される。このセンサ
は、センサの容量値に反比例する出力を生じるＡＭピー
ク検出回路に接続される。基準即ちダミーセンサもま
た、燃料センサを駆動するため使用される方形波供給源
からの信号が供給される。基準検出器からのピーク検出
出力は、方形波供給源の振幅を制御し、これにより方形
波の振幅を安定化するため使用される。燃料検出器およ
び基準検出器の出力は差動的に組合わされて、燃料セン
サの容量成分のみと関連する出力信号を生じる。この出
力信号は、センサへ送られる燃料に存在する汚染により
変動させられるセンサのシャント抵抗とは関連しない。
このため、燃料検出器と基準検出器を組合わせることに
より生じる出力信号は、燃料の誘電係数のみに反比例す
る。別の実施態様においては、電荷ディスペンサ・ピー
ク検出器が用いられる。この場合、方形波で駆動される
燃料センサが、出力がラッチ回路のリセット入力に接続
される差動増幅器の１つの入力に接続される。ラッチ回
路のセット入力は、反転した方形波駆動に接続される。
ラッチ回路のＱ出力は、電荷ディスペンサを介して差動
増幅器の他の入力に接続される出力フィルタに接続され
る。動作において、差動増幅器は、出力フィルタにおけ
る電荷を燃料センサにおける電荷と等しくなるように制
御することにより、燃料センサの両端のピーク・レベル
に等しい出力を生じる。
以下の方法で達成される。燃料センサシステムにおいて
は、容量性要素は、センサの時定数に関して長い周期を
持ちセンサの時定数に関して短い立上がりおよび立下が
り時間を有する方形波供給源で駆動される。このセンサ
は、センサの容量値に反比例する出力を生じるＡＭピー
ク検出回路に接続される。基準即ちダミーセンサもま
た、燃料センサを駆動するため使用される方形波供給源
からの信号が供給される。基準検出器からのピーク検出
出力は、方形波供給源の振幅を制御し、これにより方形
波の振幅を安定化するため使用される。燃料検出器およ
び基準検出器の出力は差動的に組合わされて、燃料セン
サの容量成分のみと関連する出力信号を生じる。この出
力信号は、センサへ送られる燃料に存在する汚染により
変動させられるセンサのシャント抵抗とは関連しない。
このため、燃料検出器と基準検出器を組合わせることに
より生じる出力信号は、燃料の誘電係数のみに反比例す
る。別の実施態様においては、電荷ディスペンサ・ピー
ク検出器が用いられる。この場合、方形波で駆動される
燃料センサが、出力がラッチ回路のリセット入力に接続
される差動増幅器の１つの入力に接続される。ラッチ回
路のセット入力は、反転した方形波駆動に接続される。
ラッチ回路のＱ出力は、電荷ディスペンサを介して差動
増幅器の他の入力に接続される出力フィルタに接続され
る。動作において、差動増幅器は、出力フィルタにおけ
る電荷を燃料センサにおける電荷と等しくなるように制
御することにより、燃料センサの両端のピーク・レベル
に等しい出力を生じる。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の燃料センサシス
テムの回路を示している。上部の要素は図１０に示され
るものと同じである。しかし、バッファ１８’は、基準
入力を受取るように接続された第２の入力を有する差動
バッファである。基準チャンネルにおいては、基準即ち
「ダミー」センサ２８は、センサ１２のキャパシタンス
１４で生じる最小キャパシタンスを有するように選択さ
れたコンデンサ３０を有している。図７の条件によれ
ば、約２５ピコファラッドのコンデンサが使用される。
抵抗３１は、シャント抵抗１３の最小抵抗値を表わすよ
うに選択される。これは、図８から典型的には約１．５
ＫΩとなる。しかし、抵抗３１は、短い立下がり時間の
負方向への遷移状態が抵抗への依存性の大半を除去する
ことができるため、さほど重要ではない。コンデンサ２
９およびＡＭ検波器３２は、図１０のコンデンサ２０お
よびＡＭ検波器１７とそれぞれ同じものである。この回
路においては、差動バッファ１８’は基準信号を燃料セ
ンサ信号から差引き、その出力がＥＣＭにより使用され
るように線形化されることになる。これは、センサのキ
ャパシタンス成分が基準キャパシタンス線分と等しい
時、ＶOUT＝０Ｖのゼロ・セット安定性を提供する。両
方のチャンネルが同じに作られるものとすれば、エラー
打消作用が基準チャンネルにより提供される。バッファ
１８’の利得は、ＥＣＭにより要求される出力スケール
・ファクタを決定する。
テムの回路を示している。上部の要素は図１０に示され
るものと同じである。しかし、バッファ１８’は、基準
入力を受取るように接続された第２の入力を有する差動
バッファである。基準チャンネルにおいては、基準即ち
「ダミー」センサ２８は、センサ１２のキャパシタンス
１４で生じる最小キャパシタンスを有するように選択さ
れたコンデンサ３０を有している。図７の条件によれ
ば、約２５ピコファラッドのコンデンサが使用される。
抵抗３１は、シャント抵抗１３の最小抵抗値を表わすよ
うに選択される。これは、図８から典型的には約１．５
ＫΩとなる。しかし、抵抗３１は、短い立下がり時間の
負方向への遷移状態が抵抗への依存性の大半を除去する
ことができるため、さほど重要ではない。コンデンサ２
９およびＡＭ検波器３２は、図１０のコンデンサ２０お
よびＡＭ検波器１７とそれぞれ同じものである。この回
路においては、差動バッファ１８’は基準信号を燃料セ
ンサ信号から差引き、その出力がＥＣＭにより使用され
るように線形化されることになる。これは、センサのキ
ャパシタンス成分が基準キャパシタンス線分と等しい
時、ＶOUT＝０Ｖのゼロ・セット安定性を提供する。両
方のチャンネルが同じに作られるものとすれば、エラー
打消作用が基準チャンネルにより提供される。バッファ
１８’の利得は、ＥＣＭにより要求される出力スケール
・ファクタを決定する。
【００１１】図２は、燃料検出回路すなわち燃料センサ
システムの動作を安定化させる回路の改善例を示す。基
本回路は、図１と同様である。基準センサ２８からの基
準出力が入力されるＡＭ検波器３２の出力は、演算増幅
器３５の非反転入力に接続される。演算増幅器３５の反
転入力とその出力側との間に接続されたコンデンサ３６
により、反転入力に与えられるＤＣ電位である基準レベ
ルに関して演算増幅器３５は積分器として動作する。こ
のため、演算増幅器３５は、ＤＣ信号に対して高利得を
有する電圧フォロワとして働く。演算増幅器３５の出力
は、振幅制御機能を持つ方形波発振器１９’に接続され
る。演算増幅器３５の出力レベルの増加は、方形波発振
器の振幅を増加し、これが更に基準ＡＭ検波器から電圧
出力レベルを低下させて、その結果基準センサ２８に対
する駆動信号を安定化するように負帰還ループが生成さ
れる。演算増幅器３５は、非反転入力が反転あるいは基
準入力と一致するまで、方形波発振器１９’の振幅を駆
動する。このため、方形波の実際の振幅は、反転入力に
与えられるＤＣ基準レベルにより制御される。本例にお
いて、両方のチャンネルが同様に構成されるならば、装
置の変動エラーはバッファ１８’の差動入力を用いるこ
とにより最小化され、方形波発振器１９の振幅の変動は
振幅制御の使用により最小化された。
システムの動作を安定化させる回路の改善例を示す。基
本回路は、図１と同様である。基準センサ２８からの基
準出力が入力されるＡＭ検波器３２の出力は、演算増幅
器３５の非反転入力に接続される。演算増幅器３５の反
転入力とその出力側との間に接続されたコンデンサ３６
により、反転入力に与えられるＤＣ電位である基準レベ
ルに関して演算増幅器３５は積分器として動作する。こ
のため、演算増幅器３５は、ＤＣ信号に対して高利得を
有する電圧フォロワとして働く。演算増幅器３５の出力
は、振幅制御機能を持つ方形波発振器１９’に接続され
る。演算増幅器３５の出力レベルの増加は、方形波発振
器の振幅を増加し、これが更に基準ＡＭ検波器から電圧
出力レベルを低下させて、その結果基準センサ２８に対
する駆動信号を安定化するように負帰還ループが生成さ
れる。演算増幅器３５は、非反転入力が反転あるいは基
準入力と一致するまで、方形波発振器１９’の振幅を駆
動する。このため、方形波の実際の振幅は、反転入力に
与えられるＤＣ基準レベルにより制御される。本例にお
いて、両方のチャンネルが同様に構成されるならば、装
置の変動エラーはバッファ１８’の差動入力を用いるこ
とにより最小化され、方形波発振器１９の振幅の変動は
振幅制御の使用により最小化された。
【００１２】図３は、別のピーク検出回路を使用する燃
料センサシステムのブロック図である。これにおいて
は、電荷ディスペンサ形態が用いられる。コンデンサ２
５と抵抗２６を含む（検出器の負荷である）フィルタ２
４は、図１１に関して述べたように動作する。フィルタ
２４とセンサ１２の両方が電圧ＶREGに基準化されてい
る。センサ１２の出力は、望ましくは高速装置であるコ
ンパレータ３８の非反転入力に直接接続される。反転入
力は、フィルタ２４における検出器出力に接続される。
ラッチ回路３９は、そのリセット入力がコンパレータ３
８の出力に接続され、そのセット入力はインバータ３７
を介して方形波発振器１９の出力に接続されている。ラ
ッチ回路３９は負方向入力に応答して、そのＱ出力が電
荷ディスペンサ４０を動作させ、該ディスペンサ４０が
コンパレータ３８の反転入力における電位を低下させる
ように、フィルタ２４からの電流を流し込む。動作にお
いて、コンパレータ３８の出力は、非反転入力のピーク
値が反転入力より小さければラッチ回路をセットする。
次に、電荷ディスペンサ４０は、方形波発振器１９のデ
ューティ・サイクル内の低レベル時にターンオンされ、
これによりコンパレータ３８の反転入力をプルダウンす
る。
料センサシステムのブロック図である。これにおいて
は、電荷ディスペンサ形態が用いられる。コンデンサ２
５と抵抗２６を含む（検出器の負荷である）フィルタ２
４は、図１１に関して述べたように動作する。フィルタ
２４とセンサ１２の両方が電圧ＶREGに基準化されてい
る。センサ１２の出力は、望ましくは高速装置であるコ
ンパレータ３８の非反転入力に直接接続される。反転入
力は、フィルタ２４における検出器出力に接続される。
ラッチ回路３９は、そのリセット入力がコンパレータ３
８の出力に接続され、そのセット入力はインバータ３７
を介して方形波発振器１９の出力に接続されている。ラ
ッチ回路３９は負方向入力に応答して、そのＱ出力が電
荷ディスペンサ４０を動作させ、該ディスペンサ４０が
コンパレータ３８の反転入力における電位を低下させる
ように、フィルタ２４からの電流を流し込む。動作にお
いて、コンパレータ３８の出力は、非反転入力のピーク
値が反転入力より小さければラッチ回路をセットする。
次に、電荷ディスペンサ４０は、方形波発振器１９のデ
ューティ・サイクル内の低レベル時にターンオンされ、
これによりコンパレータ３８の反転入力をプルダウンす
る。
【００１３】ラッチ回路は、方形波発振器１９の高レベ
ル出力でセットされて電荷ディスペンサ４０をオフにす
る。このため、コンパレータ３８の非反転入力における
電圧は、抵抗２６とコンデンサ２５により定まるＲＣ時
定数に従って基準電圧ＶREGに近づくことになる。この
ため、方形波発振器１９の多くのサイクルにわたり、コ
ンパレータ３８の反転入力における三角波形電圧が、コ
ンパレータ３８の非反転入力における電圧ピークを検出
することになる。実際のピーク検出は、方形波発振器１
９の負方向エッジにおいて行われる。電荷ディスペンサ
４０は、方形波発振器１９のデューティ・サイクルの低
レベル以外の間、フィルタ２４における電位をプルダウ
ンすることによりピーク電圧に近づけられる。負のエッ
ジのみではなく方形波の低レベル全体においてピーク検
出機能をアクティブ状態にさせることにより、従来例に
おいてはＡＭ検波器１７の演算増幅器２１は高利得を持
たねばならなかったが、本発明においては高利得である
必要がなくなる。従来例ではＡＭ検波器１７が負方向の
遷移状態でのみ機能するため、高利得が必要とされてい
る。コンパレータ３８の低利得は、回路の電力消費を低
下させることができる。このため、検出動作がセンサ・
パルスの負方向部分においてのみ働くピーク検出機能が
達成される。これは、検出器の不要応答を阻止すること
ができる。
ル出力でセットされて電荷ディスペンサ４０をオフにす
る。このため、コンパレータ３８の非反転入力における
電圧は、抵抗２６とコンデンサ２５により定まるＲＣ時
定数に従って基準電圧ＶREGに近づくことになる。この
ため、方形波発振器１９の多くのサイクルにわたり、コ
ンパレータ３８の反転入力における三角波形電圧が、コ
ンパレータ３８の非反転入力における電圧ピークを検出
することになる。実際のピーク検出は、方形波発振器１
９の負方向エッジにおいて行われる。電荷ディスペンサ
４０は、方形波発振器１９のデューティ・サイクルの低
レベル以外の間、フィルタ２４における電位をプルダウ
ンすることによりピーク電圧に近づけられる。負のエッ
ジのみではなく方形波の低レベル全体においてピーク検
出機能をアクティブ状態にさせることにより、従来例に
おいてはＡＭ検波器１７の演算増幅器２１は高利得を持
たねばならなかったが、本発明においては高利得である
必要がなくなる。従来例ではＡＭ検波器１７が負方向の
遷移状態でのみ機能するため、高利得が必要とされてい
る。コンパレータ３８の低利得は、回路の電力消費を低
下させることができる。このため、検出動作がセンサ・
パルスの負方向部分においてのみ働くピーク検出機能が
達成される。これは、検出器の不要応答を阻止すること
ができる。
【００１４】図４は、望ましい電荷ディスペンサの回路
形態を示す。ＡＮＤゲート４１の２つの入力は、ラッチ
回路のＱ出力と発振器１９からの方形波を反転するイン
バータ３７に接続される。図３の場合と同じように、回
路は負方向へのセンサの遷移状態に応答して、方形波発
振器１９の低レベルの間アクティブ状態となる。ＡＮＤ
ゲート４１の出力は、ラッチ回路３９のセット期間にフ
ィルタ２４から電流を引出す定電流ソース４２に接続さ
れる。このため、回路は、図３および図１１の回路と同
様な方法で動作し、方形波発振器１９の負の部分のみに
応答する。図５は、線形化された燃料センサ回路の実施
例のブロック図である。これにおいては、方形波発振器
１９が燃料センサ１２をコンデンサ２０を介して駆動す
る。センサ１２は、図４のように構成された電荷ディス
ペンサの入力を駆動する。センサぶからの出力は、差動
増幅器４４の一方の入力に供給される。方形波発振器１
９はまた、基準センサ２８をコンデンサ２９を介して駆
動する。これは、図１に示した構成と同じ構成である。
基準センサ２８は、図４と同じ構成を持つピーク検出回
路に接続されている。出力は、差動増幅器４４の他方の
入力に接続される。基準センサからの入力が燃料センサ
からの入力から差引かれて、ＥＣＭにおいて使用される
出力を生じる。
形態を示す。ＡＮＤゲート４１の２つの入力は、ラッチ
回路のＱ出力と発振器１９からの方形波を反転するイン
バータ３７に接続される。図３の場合と同じように、回
路は負方向へのセンサの遷移状態に応答して、方形波発
振器１９の低レベルの間アクティブ状態となる。ＡＮＤ
ゲート４１の出力は、ラッチ回路３９のセット期間にフ
ィルタ２４から電流を引出す定電流ソース４２に接続さ
れる。このため、回路は、図３および図１１の回路と同
様な方法で動作し、方形波発振器１９の負の部分のみに
応答する。図５は、線形化された燃料センサ回路の実施
例のブロック図である。これにおいては、方形波発振器
１９が燃料センサ１２をコンデンサ２０を介して駆動す
る。センサ１２は、図４のように構成された電荷ディス
ペンサの入力を駆動する。センサぶからの出力は、差動
増幅器４４の一方の入力に供給される。方形波発振器１
９はまた、基準センサ２８をコンデンサ２９を介して駆
動する。これは、図１に示した構成と同じ構成である。
基準センサ２８は、図４と同じ構成を持つピーク検出回
路に接続されている。出力は、差動増幅器４４の他方の
入力に接続される。基準センサからの入力が燃料センサ
からの入力から差引かれて、ＥＣＭにおいて使用される
出力を生じる。
【００１５】図６は、本発明の望ましい実施態様のブロ
ック図である。基本的構成は、発振器１９’が振幅制御
機能を有することを除いて、図５と同じである。差動増
幅器４５は、その出力がコンデンサ４６を介してその反
転入力に接続され、図２に関して述べたものと同様な積
分器を形成する。基準センサ２８のチャンネル出力は、
演算増幅器４５の非反転入力に接続される。演算増幅器
４５の出力は、回路の振幅安定性が図２に関して述べた
と同様に生じるよう、方形波発振器１９’の振幅制御機
能に接続される。このため、外部で制御されるＤＣレベ
ルにより方形波発振器１９’の出力振幅を決定すること
ができる。
ック図である。基本的構成は、発振器１９’が振幅制御
機能を有することを除いて、図５と同じである。差動増
幅器４５は、その出力がコンデンサ４６を介してその反
転入力に接続され、図２に関して述べたものと同様な積
分器を形成する。基準センサ２８のチャンネル出力は、
演算増幅器４５の非反転入力に接続される。演算増幅器
４５の出力は、回路の振幅安定性が図２に関して述べた
と同様に生じるよう、方形波発振器１９’の振幅制御機
能に接続される。このため、外部で制御されるＤＣレベ
ルにより方形波発振器１９’の出力振幅を決定すること
ができる。
【００１６】
【発明の効果】ガソリンとメタノールの混合物からなる
自動車用燃料の誘電係数を検出してメタノール成分の体
積比率を測定する燃料サンサシステムにおいて、従来
は、燃料が水等で汚染されていることにより生じるシャ
ント抵抗成分の影響を低減するために、センサを駆動す
る発振器の周波数を高くしていたが、このように周波数
を高くすると電磁干渉が生じて誤動作してしまうことが
あった。本発明によれば、発振周波数を高くしなくても
シャント抵抗成分の影響を阻止できるので、高精度でメ
タノール成分の体積比率を検出することができる。
自動車用燃料の誘電係数を検出してメタノール成分の体
積比率を測定する燃料サンサシステムにおいて、従来
は、燃料が水等で汚染されていることにより生じるシャ
ント抵抗成分の影響を低減するために、センサを駆動す
る発振器の周波数を高くしていたが、このように周波数
を高くすると電磁干渉が生じて誤動作してしまうことが
あった。本発明によれば、発振周波数を高くしなくても
シャント抵抗成分の影響を阻止できるので、高精度でメ
タノール成分の体積比率を検出することができる。
【図１】本発明のデュアル検出回路を有する燃料センサ
システムを示すブロック図である。
システムを示すブロック図である。
【図２】方形波発振器の振幅安定化を図った本発明のデ
ュアル検出回路を有する燃料センサシステムを示すブロ
ック図である。
ュアル検出回路を有する燃料センサシステムを示すブロ
ック図である。
【図３】ピーク検出器の電荷ディスペンサ形態を用いる
本発明の燃料センサシステムの一部を示すブロック図で
ある。
本発明の燃料センサシステムの一部を示すブロック図で
ある。
【図４】電荷ディスペンサの基本的形態の詳細を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】デュアル検出回路およびこの検出出力を組合わ
せる手段を用いる本発明の燃料センサシステムを示すブ
ロック図である。
せる手段を用いる本発明の燃料センサシステムを示すブ
ロック図である。
【図６】方形波発振器の振幅安定化を図った本発明のデ
ュアル検出回路を有する燃料センサシステムを示すブロ
ック図である。
ュアル検出回路を有する燃料センサシステムを示すブロ
ック図である。
【図７】ガソリンと混合されたメタノールの種々の比率
（体積％）に対する燃料の容量成分を示すグラフであ
る。
（体積％）に対する燃料の容量成分を示すグラフであ
る。
【図８】ガソリンと混合されたメタノールの種々の比率
（体積％）および水で汚染された同様な混合物に対する
燃料センサのシャント抵抗を示すグラフである。
（体積％）および水で汚染された同様な混合物に対する
燃料センサのシャント抵抗を示すグラフである。
【図９】燃料センサの容量成分に応答する従来技術のセ
ンサシステムを示すブロック図である。
ンサシステムを示すブロック図である。
【図１０】従来技術の別の基本的回路を示すブロック図
である。
である。
【図１１】図１０の回路において使用されるＡＭ検波器
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図１２】従来技術の図１１の回路の動作を示すグラフ
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チュン−フーン・チィー アメリカ合衆国カリフォルニア州94086, サニーヴェール，エスカロン・アベニュー 1000，ナンバー2121
Claims (8)
- 【請求項１】 燃料センサにより燃料の容量成分を検出
して燃料成分の体積比率出力を生じる容量性燃料センサ
システムであって、燃料の汚染によって生じるシャント
抵抗の影響を阻止できるようにした燃料センサシステム
において、 方形波発振器と、 出力と、前記燃料センサに接続された入力とを有する第
１のＡＭ検波器と、 前記燃料センサで検出する構成要素と同様な構成要素を
有するダミー・センサと、 出力と、前記ダミー・センサに接続された入力とを有す
る第２のＡＭ検波器と、 前記第１のＡＭ検波器の出力に接続された第１の入力
と、前記第２のＡＭ検波器の出力に接続された第２の入
力とを有し、前記第１および第２のＡＭ検波器の出力を
組合わせた出力を生じる出力バッファとを設けてなるこ
とを特徴とする燃料センサシステム。 - 【請求項２】 前記第１および第２のＡＭ検波器の各々
が低域フィルタを含み、これによりこれら検波器の出力
がピーク整流ＤＣ信号であることを特徴とする請求項１
記載の燃料センサシステム。 - 【請求項３】 前記第１および第２のＡＭ検波器の出力
が、前記出力バッファにおいて差動的に組合わされるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料センサシステム。 - 【請求項４】 前記第１および第２のＡＭ検波器の各々
が、負方向の入力遷移パルスに応答するよう構成され、
これら検波器の出力が、前記燃料センサで検出される容
量成分の値に正比例する正の出力を生じるように、最大
ＡＭ検波器出力を越える値を有するよう正の電圧に調整
されることを特徴とする請求項１記載の燃料センサシス
テム。 - 【請求項５】 前記方形波発振器出力が、前記燃料セン
サで検出される抵抗と容量の（ＲＣ）時定数に比べて短
いステップ関数の立下がり時間を有し、かつ前記ＡＭ検
波器における低域フィルタの時定数に比べて短いパルス
周期を持つように制御されることを特徴とする請求項２
記載の燃料センサシステム。 - 【請求項６】 前記方形波発振器が、前記第２のＡＭ検
波器の出力に応答するように接続された制御入力を有す
る振幅制御手段を含み、これにより前記方形波の振幅が
安定化されるよう構成されていることを特徴とする請求
項３記載の燃料センサシステム。 - 【請求項７】 前記第１および第２のＡＭ検波器がそれ
ぞれ、 反転入力、非反転入力、および出力を有するコンパレー
タと、 前記コンパレータの非反転入力に、検出される信号を接
続する手段と、 前記コンパレータの出力に接続されたリセット入力と、
前記方形波発振器の出力の反転出力が供給されるセット
入力と、出力とを有するラッチ回路と、 前記ラッチ回路の出力に接続された入力と、前記コンパ
レータの反転入力および前記低域フィルタに接続された
出力とを有する電荷ディスペンサであって、前記コンパ
レータの非反転入力に供給された信号が電荷ディスペン
サの出力においてピーク検出される電荷ディスペンサと
を設けてなることを特徴とする請求項２記載の燃料セン
サシステム。 - 【請求項８】 前記コンパレータの非反転入力が前記方
形波発振器からの負方向の遷移状態に応答し、前記電荷
ディスペンサが電流を流し込むように構成され、前記低
域フィルタが調整された正の供給電圧に関連されること
により、前記電荷ディスペンサが燃料の容量成分の値に
正比例する電圧を出力できるよう構成されたことを特徴
とする請求項７記載の燃料センサシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US868604 | 1992-04-15 | ||
| US07/868,604 US5343156A (en) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | IC for producing an output voltage related to fuel composition in a capacitive fuel sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0627074A true JPH0627074A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=25351991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5088584A Pending JPH0627074A (ja) | 1992-04-15 | 1993-04-15 | 燃料センサシステム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5343156A (ja) |
| JP (1) | JPH0627074A (ja) |
| DE (1) | DE4312236A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210241A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Denso Corp | 液体用濃度測定装置 |
| JP2017116333A (ja) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | センサ |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3126872B2 (ja) * | 1994-05-12 | 2001-01-22 | 三菱電機株式会社 | 燃料の混合比率検知装置 |
| DE19544620A1 (de) * | 1995-11-30 | 1997-06-05 | Hoefler Maschbau | Verfahren zur Detektion von Schleifbrand beim Schleifen und zur Detektion des Zustandes der Schleifscheibe mittels Messung der dielektrischen Funktion im hochfrequenten Bereich |
| US6057693A (en) * | 1996-08-27 | 2000-05-02 | Raytheon Company | Dielectric mixture composition sensor with compensation for mixture electrical conductivity |
| US6778378B1 (en) | 1999-07-30 | 2004-08-17 | Biosource, Inc. | Flow-through capacitor and method |
| AU6503600A (en) * | 1999-07-30 | 2001-02-19 | Marc D. Andelman | Flow-through capacitor and method |
| WO2002029836A1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-11 | Andelman Marc D | Fringe-field capacitor electrode for electrochemical device |
| US6885199B2 (en) * | 2001-05-17 | 2005-04-26 | Siemens Vdo Automotive Corp. | Fuel sensor |
| US20040121204A1 (en) * | 2001-06-07 | 2004-06-24 | Adelman Marc D. | Fluid electrical connected flow-through electrochemical cells, system and method |
| DE102005001882B4 (de) * | 2005-01-14 | 2017-07-20 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine |
| DE602005027713D1 (de) * | 2005-12-02 | 2011-06-09 | St Microelectronics Srl | Vorrichtung und Verfahren zum Auslesen eines kapazitiven Sensors insbesondere eines mikro-elektromechanischen Sensors |
| EP1977215B1 (en) * | 2006-01-27 | 2016-01-13 | Velcon Filters, Inc. | Contaminant analyzer for fuel |
| US20090189595A1 (en) * | 2006-06-30 | 2009-07-30 | Nxp B.V. | Circuit for detecting the duty cycle of clock signals |
| DE102007042500B4 (de) * | 2007-09-07 | 2022-05-05 | Innovative Sensor Technology Ist Ag | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße |
| ES2530691B1 (es) | 2015-02-02 | 2015-11-03 | Zertan, S.A. | Método de medida de la presencia de agua en filtros de gasóleo y sensor de agua para efectuar dicho método |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3818877A (en) * | 1972-08-24 | 1974-06-25 | Ford Motor Co | Signal generating process for use in engine control |
| DE2945965A1 (de) * | 1979-11-14 | 1981-05-27 | Vdo Adolf Schindling Ag, 6000 Frankfurt | Einrichtung zur kapazitiven fuellstandsmessung |
| JPS57168169A (en) * | 1981-04-10 | 1982-10-16 | Nissan Motor Co Ltd | Electrostatic capacitance detector |
| US4806847A (en) * | 1986-12-09 | 1989-02-21 | Caterpillar Inc. | Dielectric liquid level sensor and method |
| US5033293A (en) * | 1990-03-09 | 1991-07-23 | Calsonic Corporation | Alcohol concentration detecting device |
-
1992
- 1992-04-15 US US07/868,604 patent/US5343156A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-04-15 JP JP5088584A patent/JPH0627074A/ja active Pending
- 1993-04-15 DE DE4312236A patent/DE4312236A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210241A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Denso Corp | 液体用濃度測定装置 |
| JP2017116333A (ja) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5343156A (en) | 1994-08-30 |
| DE4312236A1 (de) | 1993-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0627074A (ja) | 燃料センサシステム | |
| US5270663A (en) | Apparatus for detecting a liquid mixing ratio | |
| US8248087B2 (en) | Liquid concentration measuring device | |
| US5463378A (en) | Proximity detection system and oscillator, and method of using same | |
| US4517547A (en) | Water-in-fuel sensor circuit and method | |
| EP0762147A1 (fr) | Détecteur de proximité inductif universel | |
| JPH104389A (ja) | 電磁ノイズ保護回路 | |
| US5014011A (en) | Capacitance measuring apparatus with means for nulling the resistive component | |
| US20010052337A1 (en) | Signal processing device for piezoelectric sensor | |
| JP3367930B2 (ja) | 制御システム | |
| US5150062A (en) | Electrostatic capacitance sensing circuit | |
| US4417471A (en) | Gas flow measuring device | |
| US5406137A (en) | Circuit arrangement for evaluating the signal of a capacitive measuring sensor | |
| US6861850B2 (en) | Device for measuring the internal resistance of a linear lambda probe | |
| US20060187098A1 (en) | Signal processing circuit | |
| US4211971A (en) | Ratio meter for capacitive-type displacement converter | |
| RU2724299C1 (ru) | Преобразователь электрической емкости для емкостного датчика | |
| US4310794A (en) | Capacitive probe detection systems | |
| US20100225334A1 (en) | Liquid concentration sensor | |
| GB1573102A (en) | Gas flow transducers and i.c. engine control systems incorporating such transducers | |
| JPH05291899A (ja) | ヒステリシスコンパレータ回路 | |
| US6867605B2 (en) | Circuit for determining the internal resistance of a linear lambda probe | |
| JPS6156979A (ja) | 電力ケ−ブルの絶縁測定方法 | |
| US3757519A (en) | Electronic circuit arrangement for controlling an exhaust gas decontaminator | |
| US7046016B2 (en) | Potential fixing device, potential fixing method, and capacitance measuring instrument |