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JP2012185074A - Alcohol concentration detector - Google Patents

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JP2012185074A
JP2012185074A JP2011049217A JP2011049217A JP2012185074A JP 2012185074 A JP2012185074 A JP 2012185074A JP 2011049217 A JP2011049217 A JP 2011049217A JP 2011049217 A JP2011049217 A JP 2011049217A JP 2012185074 A JP2012185074 A JP 2012185074A
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Japan
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voltage
resistor
amplification degree
output voltage
alcohol concentration
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JP2011049217A
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Inventor
Atsushi Tarui
淳 樽井
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alcohol concentration detector capable of accurately detecting alcohol concentration.SOLUTION: An alcohol concentration detector 1 includes: an electrode part 65; a switched capacitor circuit 70; a standard voltage generation circuit 80; an amplifier circuit 90; and a control part 100. The switched capacitor circuit 70 converts capacitance Cp at the electrode part 65 into detection voltage Vb. The amplifier circuit 90 amplifies the detection voltage Vb to be output. The control part 100 acquires output voltage Voutγ amplified by an amplification degree γ, and output voltage Voutβ amplified by an amplification degree β, and corrects the amplification degree β based on the output voltage Voutγ, Voutβ, and the amplification degree γ. By correcting the amplification degree, generation of difference in alcohol concentration to be calculated by the amplification degree due to influences by an error, etc. can be avoided, and the alcohol concentration in liquid can be accurately detected.

Description

本発明は、液体中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出装置に関する。   The present invention relates to an alcohol concentration detection device that detects an alcohol concentration in a liquid.

従来、例えばガソリンとエタノールとを混合した混合液体中のエタノール濃度を検出するアルコール濃度検出装置が公知である。アルコール濃度検出装置では、2つの電極および電極間の液体により静電容量体を形成して濃度センサとし、静電容量に基づいてアルコール濃度を検出する。
ガソリンとエタノールとの混合液体の誘電率は、特にエタノール濃度が低い領域では非線形性が強い。そのため、特許文献1では、エタノール濃度に対応する電圧の変化が小さい領域においてゲインを増大させることにより、エタノール濃度の検出精度を高めている。
Conventionally, for example, an alcohol concentration detection device that detects an ethanol concentration in a mixed liquid in which gasoline and ethanol are mixed is known. In the alcohol concentration detection device, a capacitance body is formed by two electrodes and a liquid between the electrodes to form a concentration sensor, and the alcohol concentration is detected based on the capacitance.
The dielectric constant of the mixed liquid of gasoline and ethanol has a strong non-linearity especially in the region where the ethanol concentration is low. For this reason, in Patent Document 1, the ethanol concentration detection accuracy is increased by increasing the gain in a region where the change in voltage corresponding to the ethanol concentration is small.

特開2010−133930号公報JP 2010-133930 A

ところで、例えば特許文献1のように、抵抗値の異なる複数の抵抗を設け、用いる抵抗を切り替えることによりゲインを切り替える場合、抵抗の個体ばらつき等により検出されるアルコール濃度に誤差が生じる虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度よくアルコール濃度を検出可能なアルコール濃度検出装置を提供することにある。
By the way, when a plurality of resistors having different resistance values are provided and the gain is switched by switching the resistors to be used as in Patent Document 1, for example, there is a possibility that an error may occur in the alcohol concentration detected due to individual variation of the resistance.
This invention is made | formed in view of the above-mentioned subject, The objective is to provide the alcohol concentration detection apparatus which can detect alcohol concentration accurately.

請求項1に記載のアルコール濃度検出装置は、電極部と、電圧変換部と、電圧印加部と、増幅部と、増幅度切替手段と、電圧取得手段と、補正手段と、を備える。電極部では、液体中に浸漬されるとともに液体中のアルコール濃度に応じて変化する静電容量を検出する。電圧変換部は、電極部における静電容量を検出電圧に変換する。電圧印加部は、電圧変換部に電圧を印加する。増幅部は、検出電圧を増幅して出力する。増幅度切替手段は、検出電圧の増幅度を切り替える。電圧取得手段は、基準となる第1の増幅度で増幅された検出電圧である第1の出力電圧、および、第1の増幅度とは異なる第2の増幅度で増幅された検出電圧である第2の出力電圧を取得する。補正手段は、第1の出力電圧に基づいて算出される液体中のアルコール濃度と、第2の出力電圧に基づいて算出される液体中のアルコール濃度と、が一致するように、第1の出力電圧、第2の出力電圧、および、第1の増幅度に基づき、第2の増幅度を補正する。   The alcohol concentration detection apparatus according to claim 1 includes an electrode unit, a voltage conversion unit, a voltage application unit, an amplification unit, an amplification degree switching unit, a voltage acquisition unit, and a correction unit. The electrode portion detects a capacitance that is immersed in the liquid and changes in accordance with the alcohol concentration in the liquid. The voltage conversion unit converts the capacitance in the electrode unit into a detection voltage. The voltage application unit applies a voltage to the voltage conversion unit. The amplifying unit amplifies and outputs the detection voltage. The amplification degree switching means switches the amplification degree of the detection voltage. The voltage acquisition means is a first output voltage that is a detection voltage amplified with a reference first amplification factor, and a detection voltage that is amplified with a second amplification factor different from the first amplification factor. A second output voltage is obtained. The correcting means outputs the first output so that the alcohol concentration in the liquid calculated based on the first output voltage matches the alcohol concentration in the liquid calculated based on the second output voltage. The second amplification degree is corrected based on the voltage, the second output voltage, and the first amplification degree.

本発明では、増幅度を切り替え可能であるので、例えばアルコール濃度が低いときには増幅度を大きくする等、検出電圧を適切に増幅することができ、精度よくアルコール濃度を検出することができる。また、基準となる第1の増幅度に基づいて第2の増幅度を補正することにより、誤差等の影響を受けて、増幅度によって算出されるアルコール濃度に差が生じるのを避けることができ、増幅度によらず正確なアルコール濃度を算出することができる。したがって、精度よく液体中のアルコール濃度を検出することができる。また、例えば製品の出荷検査時に基準となる第1の増幅度におけるアルコール濃度を確認しておけば、第2の増幅度を補正可能であるので、検査工数を低減することができる。   In the present invention, since the amplification degree can be switched, for example, when the alcohol concentration is low, the detection voltage can be appropriately amplified by increasing the amplification degree, and the alcohol concentration can be detected with high accuracy. In addition, by correcting the second amplification degree based on the first amplification degree as a reference, it is possible to avoid a difference in the alcohol concentration calculated by the amplification degree due to the influence of an error or the like. It is possible to calculate an accurate alcohol concentration regardless of the amplification degree. Therefore, the alcohol concentration in the liquid can be detected with high accuracy. In addition, for example, if the alcohol concentration at the first amplification degree that is a reference at the time of product shipment inspection is confirmed, the second amplification degree can be corrected, so that the number of inspection steps can be reduced.

請求項2に記載の発明では、増幅部は、オペアンプ、および、オペアンプに並列に接続可能な抵抗値が異なる複数のゲイン抵抗を有する。増幅度切替手段は、オペアンプに接続されるゲイン抵抗を切り替えることにより、増幅度を切り替える。これにより、容易に増幅度を切り替えることができる。また、ゲイン抵抗の実際の抵抗値と設定値とに誤差があったとしても、増幅度を補正することにより、精度よくアルコール濃度を検出することができる。   In the invention according to claim 2, the amplifying unit includes an operational amplifier and a plurality of gain resistors having different resistance values that can be connected in parallel to the operational amplifier. The amplification degree switching means switches the amplification degree by switching a gain resistor connected to the operational amplifier. Thereby, the amplification degree can be easily switched. Even if there is an error between the actual resistance value and the set value of the gain resistor, the alcohol concentration can be detected with high accuracy by correcting the amplification degree.

請求項3に記載の発明では、電圧印加部は、第1の抵抗、および、抵抗値が異なる複数の第2の抵抗を有する。第2の抵抗は、第1の抵抗と直列に接続可能であり、第1の抵抗と接続されることにより分圧抵抗を構成する。増幅度切替手段は、第1の抵抗に接続される第2の抵抗を切り替えることにより、増幅度を切り替える。すなわち本発明では、電圧印加部により電圧変換部に印加する電圧を変更することで増幅度を変更している。これにより、容易に増幅度を切り替えることができる。また、分圧抵抗を構成する第1の抵抗値と第2の抵抗値との比の実際の値と設定値とに誤差があったとしても、増幅度を補正することにより、精度よくアルコール濃度を検出することができる。   In a third aspect of the present invention, the voltage application unit includes a first resistor and a plurality of second resistors having different resistance values. The second resistor can be connected in series with the first resistor, and constitutes a voltage dividing resistor by being connected to the first resistor. The amplification degree switching means switches the amplification degree by switching the second resistance connected to the first resistance. That is, in the present invention, the amplification degree is changed by changing the voltage applied to the voltage conversion unit by the voltage application unit. Thereby, the amplification degree can be easily switched. Even if there is an error between the actual value and the set value of the ratio between the first resistance value and the second resistance value constituting the voltage dividing resistor, the alcohol concentration can be accurately corrected by correcting the amplification degree. Can be detected.

本発明の第1実施形態による燃料供給システムを説明する模式図である。It is a mimetic diagram explaining a fuel supply system by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態によるアルコール濃度検出装置のセンサ部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sensor part of the alcohol concentration detection apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるアルコール濃度検出装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the alcohol concentration detection apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態におけるエタノール濃度と検出電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ethanol concentration and detection voltage in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態におけるエタノール濃度と出力電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ethanol concentration and output voltage in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による補正処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the correction process by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による補正処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the correction process by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるアルコール濃度検出装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the alcohol concentration detection apparatus by 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明によるアルコール濃度検出装置を図面に基づいて説明する。
なお、以下、複数の実施形態において、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1実施形態)
本発明の第1実施形態によるアルコール濃度検出装置は、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。
Hereinafter, an alcohol concentration detection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Hereinafter, in a plurality of embodiments, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and description thereof is omitted.
(First embodiment)
The alcohol concentration detection device according to the first embodiment of the present invention is used to detect the ethanol concentration in a mixed liquid of gasoline and ethanol as fuel supplied to a vehicle engine.

まず、本実施形態のアルコール濃度検出装置が用いられる燃料供給システムを図1に示す。図1に示すように、アルコール濃度検出装置1は、図示しないエンジンの燃料供給系統に設けられる。アルコール濃度検出装置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、給油時点を境に変動する可能性がある。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ECU(電子制御ユニット)7により電気的に駆動制御される。ECU7は、マイクロコンピュータ等から構成され、アルコール濃度検出装置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、最適条件(例えば排気中に含まれる有害物質量が最小かつ省燃費条件)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アルコール濃度検出装置1により検出し、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している。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アルコール濃度検出装置1を設けることが好ましい。   First, FIG. 1 shows a fuel supply system in which the alcohol concentration detection device of this embodiment is used. As shown in FIG. 1, the alcohol concentration detection device 1 is provided in a fuel supply system of an engine (not shown). The alcohol concentration detection device 1 is provided in a fuel pipe 4 that connects a fuel tank 2 and a delivery pipe 5. The fuel tank 2 stores a fuel in which gasoline and ethanol are mixed. The fuel tank 2 can be optionally supplied with a mixed liquid of gasoline and ethanol, gasoline, and ethanol. Therefore, the ethanol concentration in the fuel in the fuel tank 2 may fluctuate from the time of refueling. The fuel in the fuel tank 2 is pumped by a fuel pump 3 through a fuel pipe 4 to a delivery pipe 5 and injected from an injector 6 into an intake pipe or a cylinder (not shown). The injector 6 is electrically driven and controlled by an ECU (electronic control unit) 7 of the engine. The ECU 7 is composed of a microcomputer or the like, and receives a detection signal from the alcohol concentration detection device 1 and various detection signals related to the engine. In the present embodiment, in order to operate the engine under the optimum conditions (for example, the amount of harmful substances contained in the exhaust gas is minimum and the fuel saving condition), the alcohol concentration detection device 1 detects the ethanol concentration of the fuel supplied to the engine. In accordance with the detected ethanol concentration, various control parameters such as the air-fuel ratio, the fuel injection amount, and the ignition timing are appropriately controlled. In order to operate the engine under optimum conditions, it is preferable to provide the alcohol concentration detection device 1 so as to detect the ethanol concentration at a position as close as possible to the injector 6.

図2に示すように、アルコール濃度検出装置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。
第1ハウジング10は、例えばステンレス等の金属により略筒状に形成される。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。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。
As shown in FIG. 2, the alcohol concentration detection apparatus 1 includes a first housing 10, connection pipes 20, 21, a first electrode 31, a second electrode 32, a thermistor 40, a second housing 50, a circuit unit 60, and the like. It is configured.
The first housing 10 is formed in a substantially cylindrical shape from a metal such as stainless steel. A fuel chamber 11 is formed inside the first housing 10. Connection pipes 20 and 21 are screwed to both ends of the first housing 10 in the axial direction (left and right direction in FIG. 2) with the seal members 12 and 13 interposed therebetween. The connecting pipes 20 and 21 are formed in a cylindrical shape from a metal such as stainless steel. A passage 22 is formed inside the connection pipe 20, and a passage 23 is formed inside the connection pipe 21. The passages 22 and 23 communicate with the fuel chamber 11. A claw 24 that protrudes radially outward is formed in the middle of the connecting pipe 20 in the axial direction, and a claw 25 that protrudes radially outward is formed in the middle of the connecting pipe 21 in the axial direction. The connecting pipes 20 and 21 are connected to the fuel pipe 4 (see FIG. 1) via connectors (not shown) connected to the claws 24 and 25. As a result, fuel is supplied to the passage 22 of the connection pipe 20, the passage 23 of the connection pipe 21, and the fuel chamber 11 of the first housing 10.

第1電極31は、例えばステンレス等の金属により略円筒状に形成され、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。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とを電気的に絶縁している。
第1電極31は、径方向に通じる燃料孔33、34を有している。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と第2電極32との間の空間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。詳細は後述するが、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。
The first electrode 31 is formed in a substantially cylindrical shape with a metal such as stainless steel, for example, and is substantially perpendicular to the axial direction of the first housing 10 from the opening 14 formed on one side in the radial direction of the first housing 10. It is inserted into the fuel chamber 11 of the first housing 10. The second electrode 32 is formed in a bottomed cylindrical shape from a metal such as stainless steel, and is accommodated in a space 35 formed on the radially inner side of the first electrode 31. A glass seal 36 is provided between the radially inner wall of the first electrode 31 and the radially outer wall of the second electrode 32. Thereby, the 1st electrode 31 and the 2nd electrode 32 are fixed. The glass seal 36 electrically insulates the first electrode 31 and the second electrode 32 from each other.
The first electrode 31 has fuel holes 33 and 34 communicating with the radial direction. The fuel in the fuel chamber 11 of the first housing 10 flows into the space 35 between the first electrode 31 and the second electrode 32 via the fuel holes 33 and 34. Thereby, the first electrode 31 and the second electrode 32 function as a capacitor by using the fuel flowing into the space 35 as a dielectric. Although details will be described later, this capacitor is referred to as “capacitor 66” in the circuit diagram of FIG.

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。サーミスタ40は、第2電極32の内側に収容され、第2電極32の底部の内壁に当接している。これにより、第1電極31と第2電極32との間の空間35の燃料の温度は、第2電極32の底部を経由してサーミスタ40に伝導する。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。   The thermistor 40 is a temperature detection element whose electrical resistance changes with temperature changes. The thermistor 40 is accommodated inside the second electrode 32 and is in contact with the inner wall of the bottom of the second electrode 32. Thereby, the temperature of the fuel in the space 35 between the first electrode 31 and the second electrode 32 is conducted to the thermistor 40 via the bottom of the second electrode 32. A heat conductive member such as heat radiation grease may be filled between the inner wall at the bottom of the second electrode 32 and the thermistor 40.

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。
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。
The second housing 50 is formed into a bottomed cylindrical shape, for example, with resin or the like, and the bottom 51 is fixed at a position corresponding to the opening 14 of the first housing 10. The bottom 51 of the second housing 50 is provided with an accommodation hole 57 for accommodating the end of the second electrode 32 that is not immersed in fuel.
An annular packing 52 and a plate-like elastic member 53 are provided between the second housing 50 and the first housing 10. The packing 52 prevents water or the like from entering between the second housing 50 and the first housing 10 from the outside. The elastic member 53 has an opening substantially in the center, and the second electrode 32 is fitted in this opening.

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。   A plate-like lid 54 is provided at the opening of the second housing 50 opposite to the first housing 10 to prevent water and the like from entering the second housing 50 from the outside. The lid 54 is fixed by a plate-like spring 56 that is locked to a locking portion 55 that protrudes radially outward of the second housing 50. Accordingly, the first electrode 31 is pressed against the first housing 10 via the elastic member 53.

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の内側に収容されている。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により接続されている。   The circuit unit 60 is composed of a plurality of electronic components provided on the printed wiring board, and is accommodated inside the second housing 50. The circuit unit 60 and the first electrode 31 are connected by a first conductor 37. The circuit unit 60 and the second electrode 32 are connected by a second conductor 38. The circuit unit 60 and the thermistor 40 are connected by a third conductor 41 and a fourth conductor 42.

ここで、アルコール濃度検出装置1の回路構成を図3に基づいて説明する。なお、図3中においてはサーミスタ40による温度検出に係る構成等については省略している。
アルコール濃度検出装置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。アルコール濃度検出装置1の出力端子115は、ECU7に接続される。これにより、アルコール濃度検出装置1により検出された燃料中のエタノール濃度に係るエタノール濃度検出信号がECU7に出力される。
また、アルコール濃度検出装置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によりバッテリ電圧(例えば12V)が5Vに変換され、アルコール濃度検出装置1に印加される。
Here, the circuit configuration of the alcohol concentration detection apparatus 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the configuration related to temperature detection by the thermistor 40 is omitted.
The alcohol concentration detection apparatus 1 is supplied with power from the battery 111 via the ignition switch 110. The output terminal 115 of the alcohol concentration detection device 1 is connected to the ECU 7. Thereby, an ethanol concentration detection signal related to the ethanol concentration in the fuel detected by the alcohol concentration detection device 1 is output to the ECU 7.
A constant voltage regulator 116 is provided between the alcohol concentration detection device 1 and the battery 111. The constant voltage regulator 116 converts the voltage from the battery 111 into a predetermined voltage and stabilizes it. In the present embodiment, the battery voltage (for example, 12V) is converted to 5V by the constant voltage regulator 116 and applied to the alcohol concentration detection apparatus 1.

アルコール濃度検出装置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、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、および、制御部100等から構成される。本実施形態では、電極部65は、第1電極31、第2電極32、および第1電極31と第2電極32との間の空間35に流入する燃料により構成される。また、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。   The alcohol concentration detection apparatus 1 includes an electrode unit 65, a switched capacitor circuit 70 as a voltage conversion unit, a standard voltage generation circuit 80 as a voltage application unit, an amplification circuit 90 as an amplification unit, a control unit 100, and the like. . In the present embodiment, the electrode portion 65 is configured by the first electrode 31, the second electrode 32, and the fuel that flows into the space 35 between the first electrode 31 and the second electrode 32. In addition, electronic components such as the switched capacitor circuit 70, the standard voltage generation circuit 80, the amplifier circuit 90, and the control unit 100 are provided in the circuit unit 60.

電極部65は、上述の通り、第1電極31、第2電極32、および、第1電極31と第2電極32との間の空間35に流入する燃料により構成される。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、および、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。コンデンサ66の静電容量は、一定の温度においてエタノール濃度と相関関係を有する。具体的には、一定の温度において、エタノール濃度が高くなるに従い静電容量が大きくなる。本実施形態では、この特性を利用し、コンデンサ66の静電容量に基づき、燃料中のエタノール濃度を測定する。また、一定のエタノール濃度において、燃料の温度と静電容量とが相関関係を有しているので、サーミスタ40により検出される燃料の温度に基づいて温特補正を行う。   As described above, the electrode portion 65 is configured by the first electrode 31, the second electrode 32, and the fuel that flows into the space 35 between the first electrode 31 and the second electrode 32. The fuel flowing into the space 35 acts as a dielectric, and a capacitance body is formed by the first electrode 31, the second electrode 32, and the fuel flowing into the space 35. This capacitance body is described as a capacitor 66 in FIG. The capacitance of the capacitor 66 has a correlation with the ethanol concentration at a constant temperature. Specifically, at a certain temperature, the capacitance increases as the ethanol concentration increases. In the present embodiment, this characteristic is used to measure the ethanol concentration in the fuel based on the capacitance of the capacitor 66. Further, since the fuel temperature and the capacitance have a correlation at a constant ethanol concentration, the temperature characteristic correction is performed based on the fuel temperature detected by the thermistor 40.

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。このリーク抵抗は、電気回路上においてはコンデンサ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。   Further, between the first electrode 31 and the second electrode 32, there is a leakage resistance that is an electrical resistance via the fuel flowing into the space 35. This leakage resistance can be regarded as being connected in parallel with the capacitor 66 on the electric circuit, and is described as a leakage resistance 67 connected in parallel with the capacitor 66 in FIG. The leak resistance 67 varies depending on fuel properties such as moisture content.

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のA点には、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、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。したがって、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へ第1の周波数パルス電圧が印加されると、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へ第2の周波数パルス電圧が印加されると、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。   The switched capacitor circuit 70 includes an inverter 71 and two switches 72 and 73. At the point A of the switched capacitor circuit 70, as the two types of pulse wave voltages having different frequencies from the control unit 100, the first frequency pulse wave voltage having the first frequency f1 and the frequency having the second frequency f2 are used. A second frequency pulse wave voltage is applied. The two switches 72 and 73 are both closed when the applied pulse wave voltage is at a high level and open when the pulse wave voltage is at a low level. The pulse wave voltage from the control unit 100 is directly applied to one switch 72, and the pulse wave voltage from the control unit 100 is applied to the other switch 73 via the inverter 71. Thereby, a pulse wave voltage having the same frequency and opposite phase is applied to the switch 72 and the switch 73. Therefore, when the pulse wave voltage applied to the switch 72 is at a high level, the pulse wave voltage applied to the switch 73 is at a low level. At this time, the switch 72 is closed and the switch 73 is opened. When the pulse wave voltage applied to the switch 72 is at a low level, the pulse wave voltage applied to the switch 73 is at a high level. At this time, the switch 72 is opened and the switch 73 is closed. That is, the opening / closing operation of the switch 72 and the opening / closing operation of the switch 73 are opposite in timing. Accordingly, when the first frequency pulse voltage is applied from the control unit 100 to the switched capacitor circuit 70, the switches 72 and 73 are opened and closed at the first frequency f1 and at the opposite timing. Further, when the second frequency pulse voltage is applied from the control unit 100 to the switched capacitor circuit 70, the switches 72 and 73 are opened and closed at the second frequency f2 and at the opposite timing.

標準電圧発生回路80は、オペアンプ81、および抵抗82、83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の比に分圧し、スイッチトキャパシタ回路70に印加している。   The standard voltage generation circuit 80 includes an operational amplifier 81, resistors 82 and 83, and the like. The standard voltage generation circuit 80 divides the voltage stabilized by the constant voltage regulator 116 into the ratio of the resistors 82 and 83 and applies the divided voltage to the switched capacitor circuit 70.

増幅回路90は、オペアンプ91、ゲイン抵抗92、94、96、および、ゲイン抵抗切替スイッチ93、95、97等を有する。ゲイン抵抗92、94、96は、異なる抵抗値の抵抗により構成され、並列に設けられる。本実施形態では、抵抗値の小さい方から、ゲイン抵抗92、94、96の順となっている。すなわち、ゲイン抵抗92の抵抗値が最も小さく、ゲイン抵抗96の抵抗値が最も大きい。また、ゲイン抵抗92とゲイン抵抗切替スイッチ93とが直列に接続され、ゲイン抵抗94とゲイン抵抗切替スイッチ95とが直列に接続され、ゲイン抵抗96とゲイン抵抗切替スイッチ97とが直列に接続される。ゲイン抵抗切替スイッチ93、95、97は、制御部100からの駆動信号により開閉状態が制御される。これにより、ゲイン抵抗切替スイッチ93、95、97の開閉状態を切り替えることにより、オペアンプ91と接続されてゲイン抵抗として機能する抵抗の抵抗値、すなわち増幅回路90における増幅度を切り替えることができる。   The amplifier circuit 90 includes an operational amplifier 91, gain resistors 92, 94, 96, gain resistor changeover switches 93, 95, 97, and the like. The gain resistors 92, 94, and 96 are configured by resistors having different resistance values, and are provided in parallel. In the present embodiment, the gain resistors 92, 94, and 96 are in order from the smaller resistance value. That is, the resistance value of the gain resistor 92 is the smallest and the resistance value of the gain resistor 96 is the largest. In addition, the gain resistor 92 and the gain resistor selector switch 93 are connected in series, the gain resistor 94 and the gain resistor selector switch 95 are connected in series, and the gain resistor 96 and the gain resistor selector switch 97 are connected in series. . The gain resistance changeover switches 93, 95, and 97 are controlled to be opened and closed by a drive signal from the control unit 100. Thus, by switching the open / closed state of the gain resistance changeover switches 93, 95, 97, the resistance value of the resistor connected to the operational amplifier 91 and functioning as a gain resistor, that is, the amplification degree in the amplifier circuit 90 can be switched.

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により増幅された出力電圧Voutを取得し、取得された出力電圧Voutに基づいて燃料中のエタノール濃度を算出する。本実施形態では、出力電圧Voutを静電容量に換算したうえで、燃料中のエタノール濃度を算出している。そして、制御部100にて算出されたエタノール濃度に係るエタノール濃度信号を、出力端子115を経由してECU7へ出力する。   The controller 100 operates when a voltage stabilized by the constant voltage regulator 116 is applied. The control unit 100 is configured by a known microcomputer, for example. The control unit 100 acquires the output voltage Vout amplified by the amplifier circuit 90, and calculates the ethanol concentration in the fuel based on the acquired output voltage Vout. In the present embodiment, the ethanol concentration in the fuel is calculated after the output voltage Vout is converted into a capacitance. Then, an ethanol concentration signal related to the ethanol concentration calculated by the control unit 100 is output to the ECU 7 via the output terminal 115.

ここで、アルコール濃度検出装置1によるエタノール濃度検出について説明する。
アルコール濃度検出装置1の作動を開始すると、制御部100は、スイッチトキャパシタ回路70のA点に、第1周波数パルス波電圧および第2周波数パルス波電圧を交互に印加する。上述の通り、スイッチトキャパシタ回路70のA点に第1周波数パルス波電圧および第2周波数パルス波電圧が印加されると、スイッチ72、73は、印加されてい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。
Here, the ethanol concentration detection by the alcohol concentration detection apparatus 1 will be described.
When the operation of the alcohol concentration detection device 1 is started, the control unit 100 alternately applies the first frequency pulse wave voltage and the second frequency pulse wave voltage to the point A of the switched capacitor circuit 70. As described above, when the first frequency pulse wave voltage and the second frequency pulse wave voltage are applied to the point A of the switched capacitor circuit 70, the switches 72 and 73 are synchronized with the frequency of the applied pulse wave voltage. And it opens and closes at the opposite timing.

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、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。コンデンサ66に流れる電流i1は、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。また、コンデンサ66と並列接続されるとみなされるリーク抵抗67に流れる電流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。   When the switch 72 is open and the switch 73 is closed, the standard voltage E is applied to the electrode portion 65 from the standard voltage generation circuit 80 via the switch 73. At this time, the current i1 flows through the capacitor 66, and the current i2 flows through the leak resistor 67. The current i1 flowing through the capacitor 66 rises immediately after the standard voltage E is applied, and becomes zero when the capacitor 66 is completely charged. In addition, the current i <b> 2 flowing through the leak resistor 67 that is considered to be connected in parallel with the capacitor 66 has a constant value while the standard voltage E is applied to the electrode portion 65.

一方、スイッチ72が閉、スイッチ73が開であるとき、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。この電流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。
すなわち、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、を切り替えている。
On the other hand, when the switch 72 is closed and the switch 73 is open, the standard voltage E is not applied to the electrode portion 65 from the standard voltage generation circuit 80 via the switch 73, and is charged via the switch 72. A current i1 flows from the capacitor 66 to the ground side. The direction in which the current i1 flows is opposite to the case where the switch 72 is open and the switch 73 is closed. When the discharge of the capacitor 66 ends, the current i1 becomes zero. Further, the current i2 flowing through the leak resistance 67 is zero.
That is, by switching the opening and closing of the switches 72 and 73, the charging state in which the charge is stored in the capacitor 66 and the discharging state in which the charge is discharged from the capacitor 66 are switched.

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のオペアンプ81から出力される電圧、すなわち図3中の点Bの電圧であるB点電圧Vbについて説明する。
まず、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。
Next, a voltage output from the operational amplifier 81 when the opening and closing of the switches 72 and 73 are switched at the first frequency f1 or the second frequency f2, that is, a point B voltage Vb that is a voltage at the point B in FIG. Will be described.
First, the average value of the current i2 flowing through the leak resistor 67 is expressed by the following equation (1).
i2 = 0.5 × E × Rp (1)
Here, Rp is the resistance value of the leak resistor 67.

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×T×f …(3)
ただし、Tは、周期であって、周波数T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から放電される電流i1の大きさは、スイッチトキャパシタ回路70のA点に印加されるパルス波電圧の周波数fに比例している。
Further, the electric charge ΔQ stored in the capacitor 66 is expressed by the following equation (2), where Cp is the capacitance of the capacitor 66.
ΔQ = Cp × E (2)
Since the average value of the current i1 is a time derivative of the charge ΔQ, it is expressed by the following formula (3).
i1 = ΔQ / T
= Cp x E / T
= Cp × T × f (3)
However, T is a period and is the reciprocal (1 / f) of the frequency T.
Here, as is apparent from the equation (3), the magnitude of the current i 1 discharged from the capacitor 66 is proportional to the frequency f of the pulse wave voltage applied to the point A of the switched capacitor circuit 70.

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86の抵抗値である。
Further, the point B voltage Vb is expressed by the following expression (4) from the expressions (1) and (3).
Vb = E + Rg × (i1 + i2)
= E + Rg × {(Cp × E / T) + 0.5 × E / Rp}
= E * {1+ (0.5 * Rg / Rp) + Rg * Cp + f} (4)
However, Rg is the resistance value of the resistor 86.

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の抵抗値であるRpが含まれる。リーク抵抗67の抵抗値Rpは、燃料中に含まれる水等の導電性の不純物の割合によって変化する。そのため、燃料中の不純物の割合によってリーク抵抗67の抵抗値Rpが変化することにより、エタノール濃度の検出精度が低下する。   Here, the equation (4) representing the B point voltage Vb that changes according to the ethanol concentration in the fuel includes Rp that is the resistance value of the leak resistor 67. The resistance value Rp of the leak resistance 67 varies depending on the ratio of conductive impurities such as water contained in the fuel. For this reason, the resistance value Rp of the leak resistor 67 changes depending on the ratio of impurities in the fuel, so that the ethanol concentration detection accuracy decreases.

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の影響を排除し、エタノール濃度の検出精度を高めている。
具体的には、以下の通りである。
スイッチ72、73が周波数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)
Therefore, in the present embodiment, by alternately applying two types of pulse wave voltages having different frequencies to the switched capacitor circuit 70, the influence of the leak resistor 67 is eliminated and the ethanol concentration detection accuracy is improved.
Specifically, it is as follows.
The point B voltage Vb1 when the switches 72 and 73 are opened and closed at the frequency f1 is expressed by the following equation (5).
Vb1 = E × {1+ (0.5 × Rg / Rp) + Rg × Cp + f1} (5)

また、スイッチ72、73が周波数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)
Further, the point B voltage Vb2 when the switches 72 and 73 are opened and closed at the frequency f2 is expressed by the following equation (6).
Vb2 = E × {1+ (0.5 × Rg / Rp) + Rg × Cp + f2} (6)

そして、スイッチ72、73が周波数f1で開閉動作しているときのB点電圧Vb1と、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)
The difference between the point B voltage Vb1 when the switches 72 and 73 are opened and closed at the frequency f1 and the point B voltage Vb2 when the switches 72 and 73 are opened and closed at the frequency f2 is expressed by the following equation (7). Is done.
Vb1-Vb2 = E * (f1-f2) * Rg * Cp (7)

このように、スイッチ72、73が周波数f1で開閉動作しているときのB点電圧Vb1と周波数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、エタノール濃度の検出に係る式中からリーク抵抗67の抵抗値Rpが消去され、エタノール濃度検出におけるリーク抵抗67の影響を排除することができる。これにより、エタノール濃度の検出精度が向上する。   As described above, by using the point B voltage Vb1 when the switches 72 and 73 are opened / closed at the frequency f1 and the point B voltage Vb2 when the switches 72 and 73 are opened / closed at the frequency f2, the detection of the ethanol concentration is performed. The resistance value Rp of the leak resistor 67 is eliminated from the equation, and the influence of the leak resistor 67 in detecting the ethanol concentration can be eliminated. Thereby, the detection precision of ethanol concentration improves.

以下、周波数f1と周波数f2の差分を「差分周波数Δf」といい、本実施形態では、差分周波数Δfを400kHzとする。また、上記式(7)で算出されるB点電圧Vb1−Vb2は、電極部65の静電容量Cpを変換した値であって、燃料中のアルコール濃度に応じて変化する。そこで本実施形態では、差分周波数Δfを400kHzとしたときに上記式(7)にて算出されるVb1−Vb2に基づいて、燃料中のアルコール濃度を検出するものとし、以下、上記式(7)にて算出されるVb1−Vb2を、単に「検出電圧Vb」ということにする。   Hereinafter, the difference between the frequency f1 and the frequency f2 is referred to as “difference frequency Δf”, and in this embodiment, the difference frequency Δf is 400 kHz. Further, the B point voltage Vb1−Vb2 calculated by the above equation (7) is a value obtained by converting the electrostatic capacitance Cp of the electrode portion 65, and changes according to the alcohol concentration in the fuel. Therefore, in the present embodiment, when the difference frequency Δf is 400 kHz, the alcohol concentration in the fuel is detected based on Vb1−Vb2 calculated by the above equation (7). Hereinafter, the above equation (7) is detected. Vb1−Vb2 calculated in the above is simply referred to as “detection voltage Vb”.

ここで、検出電圧Vbと燃料中のエタノール濃度との関係を図4に基づいて説明する。
図4に示すように、検出電圧Vbと燃料中のエタノール濃度とは、相関関係を有している。燃料中のエタノール濃度がある値Xa以上のとき、検出電圧Vbと燃料中のエタノール濃度との関係は、略直線性を有している。一方、燃料中のエタノール濃度がある値Xa未満のとき、検出電圧Vbと燃料中のエタノール濃度との関係は、指数関数的となっている。すなわち、燃料中のエタノール濃度が低い場合、燃料中のエタノール濃度が高い場合と比較して、エタノール濃度変化量に対する検出電圧Vbの変化量が小さい。換言すると、検出電圧Vbに基づくエタノール濃度検出に係る分解能が低い。
Here, the relationship between the detection voltage Vb and the ethanol concentration in the fuel will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the detection voltage Vb and the ethanol concentration in the fuel have a correlation. When the ethanol concentration in the fuel is greater than or equal to a certain value Xa, the relationship between the detection voltage Vb and the ethanol concentration in the fuel is substantially linear. On the other hand, when the ethanol concentration in the fuel is less than a certain value Xa, the relationship between the detection voltage Vb and the ethanol concentration in the fuel is exponential. That is, when the ethanol concentration in the fuel is low, the change amount of the detection voltage Vb with respect to the ethanol concentration change amount is smaller than in the case where the ethanol concentration in the fuel is high. In other words, the resolution related to ethanol concentration detection based on the detection voltage Vb is low.

そこで本実施形態では、増幅度を切り替えることにより、燃料中のエタノール濃度の検出精度を高めている。本実施形態では、増幅回路90においてオペアンプ91に接続されるゲイン抵抗92、94、96を切り替えることにより、増幅度を切り替えている。
増幅回路90にてオペアンプ91と接続されるゲイン抵抗の抵抗値と増幅度との関係について言及しておくと、ゲイン抵抗の抵抗値が大きいほど増幅度が大きく、ゲイン抵抗の抵抗値が小さいほど増幅度が小さい。すなわち本実施形態では、最も抵抗値の大きいゲイン抵抗96を用いたときに最も増幅度が大きく、最も抵抗値の小さいゲイン抵抗92を用いたときに最も増幅度が小さい。本実施形態では、ゲイン抵抗96を用いたときの増幅度をα、ゲイン抵抗94を用いたときの増幅度をβ、ゲイン抵抗92を用いたときの増幅度をγとし、増幅度α、β、γの関係は、α>β>γである。
Therefore, in this embodiment, the detection accuracy of the ethanol concentration in the fuel is increased by switching the amplification degree. In the present embodiment, the amplification degree is switched by switching the gain resistors 92, 94, 96 connected to the operational amplifier 91 in the amplifier circuit 90.
Referring to the relationship between the resistance value of the gain resistor connected to the operational amplifier 91 in the amplifier circuit 90 and the amplification factor, the greater the resistance value of the gain resistor, the greater the amplification factor and the smaller the resistance value of the gain resistor. Amplification is small. That is, in this embodiment, the gain is the highest when the gain resistor 96 having the largest resistance value is used, and the amplification is the smallest when the gain resistor 92 having the smallest resistance value is used. In the present embodiment, the amplification factor when the gain resistor 96 is used is α, the amplification factor when the gain resistor 94 is used is β, the amplification factor when the gain resistor 92 is used is γ, and the amplification factors α, β , Γ is α>β> γ.

ここで、増幅度の切り替えについて、図5に基づいて説明する。図5では、横軸を燃料中のエタノール濃度とし、縦軸を増幅回路90から出力される出力電圧Voutとしている。なお、出力電圧Voutは、図3中のH点に印加される電圧である。また、図5中においては、ゲイン抵抗92、94、96の抵抗値が設定値通りである場合の出力電圧Voutとエタノール濃度との関係を実線で示している。   Here, switching of the amplification degree will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the ethanol concentration in the fuel, and the vertical axis represents the output voltage Vout output from the amplifier circuit 90. The output voltage Vout is a voltage applied to the point H in FIG. In FIG. 5, the solid line represents the relationship between the output voltage Vout and the ethanol concentration when the resistance values of the gain resistors 92, 94, and 96 are as set values.

図5に示すように、燃料中のエタノール濃度がX2以下であるとき、ゲイン抵抗96を用いてエタノール濃度を算出可能である。このとき、増幅回路90から出力される出力電圧Voutαは増幅度αで増幅されており、実線Lαで示す如くなる。
また、燃料中のエタノール濃度がX1以上X4以下であるとき、ゲイン抵抗94を用いてエタノール濃度を算出可能である。このとき、増幅回路90から出力される出力電圧Voutβは増幅度βで増幅されており、実線Lβで示す如くとなる。
さらにまた、燃料中のエタノール濃度がX3以上であるとき、ゲイン抵抗92を用いてエタノール濃度を算出可能である。このとき、増幅回路90から出力される出力電圧Voutγは増幅度γで増幅されており、実線Lγで示す如くとなる。
As shown in FIG. 5, when the ethanol concentration in the fuel is X2 or less, the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 96. At this time, the output voltage Voutα output from the amplifier circuit 90 is amplified with the amplification degree α and becomes as indicated by the solid line Lα.
Further, when the ethanol concentration in the fuel is not less than X1 and not more than X4, the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 94. At this time, the output voltage Voutβ output from the amplifier circuit 90 is amplified with the amplification degree β and is as indicated by the solid line Lβ.
Furthermore, when the ethanol concentration in the fuel is X3 or more, the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 92. At this time, the output voltage Voutγ output from the amplifier circuit 90 is amplified with the amplification degree γ, as shown by the solid line Lγ.

本実施形態では、燃料中のエタノール濃度に応じてオペアンプ91と接続されるゲイン抵抗を切り替えることにより増幅度を切り替えている。すなわち、燃料中のエタノール濃度が低く、出力電圧Voutが小さい場合、抵抗値の大きいゲイン抵抗96をオペアンプ91と接続して増幅度を大きくすることにより、分解能を高めている。これにより、燃料中のエタノール濃度の検出精度を高めている。   In this embodiment, the amplification degree is switched by switching the gain resistor connected to the operational amplifier 91 according to the ethanol concentration in the fuel. That is, when the ethanol concentration in the fuel is low and the output voltage Vout is small, the resolution is improved by connecting the gain resistor 96 having a large resistance value to the operational amplifier 91 to increase the amplification degree. This increases the detection accuracy of the ethanol concentration in the fuel.

また本実施形態では、ゲイン抵抗96またはゲイン抵抗94のどちらを用いてもエタノール濃度を算出可能である濃度領域R1、および、ゲイン抵抗94またはゲイン抵抗92のどちらを用いてもエタノール濃度を算出可能な濃度領域R2が設けられている。具体的には、エタノール濃度がX1以上X2以下である濃度領域R1では、ゲイン抵抗96またはゲイン抵抗94のどちらを用いてもエタノール濃度を算出可能であり、エタノール濃度がX3以上X4以下である濃度領域R2では、ゲイン抵抗94またはゲイン抵抗92のどちらを用いてもエタノール濃度を算出可能である。   In the present embodiment, the ethanol concentration can be calculated using either the concentration region R1 in which the ethanol concentration can be calculated using either the gain resistor 96 or the gain resistor 94, and the gain resistor 94 or the gain resistor 92. A high density region R2 is provided. Specifically, in the concentration region R1 where the ethanol concentration is X1 or more and X2 or less, the ethanol concentration can be calculated using either the gain resistor 96 or the gain resistor 94, and the ethanol concentration is X3 or more and X4 or less. In the region R2, the ethanol concentration can be calculated using either the gain resistor 94 or the gain resistor 92.

エタノール濃度がX1以上X2以下である濃度領域R1のとき、ゲイン抵抗96またはゲイン抵抗94を用いてエタノール濃度を算出可能である。エタノール濃度がX1であるとき、ゲイン抵抗96を用いたときの出力電圧VoutαはVα1であり、ゲイン抵抗94を用いたときの出力電圧VoutβはVβ1である。また、エタノール濃度がX2であるとき、ゲイン抵抗96を用いたときの出力電圧VoutαはVα2であり、ゲイン抵抗94を用いたときの出力電圧VoutβはVβ2である。ここで、ゲイン抵抗96を用いたときの出力電圧VoutαがVα1以上Vα2以下であるとき、ゲイン抵抗94を用いてもエタノール濃度を算出可能である、といえる。また、ゲイン抵抗94を用いたときの出力電圧VoutβがVβ1以上Vβ2以下であるとき、ゲイン抵抗96を用いてもエタノール濃度を算出可能である、といえる。 When the ethanol concentration is in the concentration region R1 that is not less than X1 and not more than X2, the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 96 or the gain resistor 94. When the ethanol concentration is X1, the output voltage Voutα when using the gain resistor 96 is V [alpha] 1, the output voltage Voutβ when using the gain resistor 94 is V .beta.1. Further, when the ethanol concentration is X2, the output voltage Voutα when using the gain resistor 96 is V [alpha] 2, the output voltage Voutβ when using the gain resistor 94 is V .beta.2. Here, when the output voltage Voutα when the gain resistor 96 is used is V α1 or more and V α2 or less, it can be said that the ethanol concentration can also be calculated using the gain resistor 94. Further, when the output voltage Voutβ when using the gain resistor 94 is not less than V β1 and not more than V β2 , it can be said that the ethanol concentration can also be calculated using the gain resistor 96.

同様に、エタノール濃度がX3以上X4以下である濃度領域R2とき、ゲイン抵抗94またはゲイン抵抗92を用いてエタノール濃度を算出可能である。エタノール濃度がX3であるとき、ゲイン抵抗94を用いたときの出力電圧VoutβはVβ3であり、ゲイン抵抗92を用いたときの出力電圧VoutγはVγ1である。また、エタノール濃度がX4であるとき、ゲイン抵抗94を用いたときの出力電圧VoutβはVβ4であり、ゲイン抵抗92を用いたときの出力電圧VoutγはVγ2である。ここで、ゲイン抵抗94を用いたときの出力電圧VoutβがVβ3以上Vβ4以下であるとき、ゲイン抵抗92を用いてもエタノール濃度を算出可能である、といえる。また、ゲイン抵抗92を用いたときの出力電圧VoutγがVγ1以上Vγ2以下であるとき、ゲイン抵抗94を用いてもエタノール濃度を算出可能であるといえる。 Similarly, in the concentration region R2 where the ethanol concentration is X3 or more and X4 or less, the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 94 or the gain resistor 92. When the ethanol concentration is X3, the output voltage Voutβ when using the gain resistor 94 is V .beta.3, the output voltage Voutγ when using the gain resistor 92 is V .gamma.1. Further, when the ethanol concentration is X4, the output voltage Voutβ when using the gain resistor 94 is V beta4, the output voltage Voutγ when using the gain resistor 92 is V .gamma.2. Here, when the output voltage Voutβ when the gain resistor 94 is used is V β3 or more and V β4 or less, it can be said that the ethanol concentration can also be calculated using the gain resistor 92. Further, when the output voltage Voutγ when the gain resistor 92 is used is not less than V γ1 and not more than V γ2, it can be said that the ethanol concentration can be calculated even if the gain resistor 94 is used.

ところで、ゲイン抵抗94を用いたときの出力電圧Voutβは、設計上、実線Lβで示す如くであるが、ゲイン抵抗94の個体ばらつきに起因し、例えば破線Mで示す如く、設計値と異なる値となる虞がある。このように、ゲイン抵抗92、94、96の実際の抵抗値と設計上の抵抗値とが異なっている場合、用いるゲイン抵抗を切り替えることにより、算出されるアルコール濃度に誤差が生じる可能性がある。   Incidentally, the output voltage Voutβ when the gain resistor 94 is used is as indicated by a solid line Lβ in design, but is different from the design value as indicated by a broken line M due to individual variation of the gain resistor 94, for example. There is a risk of becoming. As described above, when the actual resistance values of the gain resistors 92, 94, and 96 are different from the designed resistance values, an error may occur in the calculated alcohol concentration by switching the gain resistor to be used. .

そこで本実施形態では、燃料中のエタノール濃度が2つのゲイン抵抗にて算出可能な濃度領域であるときに、基準となる増幅度に基づいて他の増幅度の特性を学習することにより、用いるゲイン抵抗の切り替えに伴って算出されるアルコール濃度に誤差が生じないように増幅度を補正している。以下、ゲイン抵抗96およびゲイン抵抗94にてエタノール濃度を算出可能な濃度領域R1を「第1の学習領域R1」といい、ゲイン抵抗94およびゲイン抵抗92にてエタノール濃度を算出可能な濃度領域R2を「第2の学習領域R2」という。   Therefore, in the present embodiment, when the ethanol concentration in the fuel is a concentration region that can be calculated by two gain resistors, the gain to be used is learned by learning the characteristics of the other amplification based on the reference amplification. The amplification degree is corrected so that an error does not occur in the alcohol concentration calculated with the resistance switching. Hereinafter, the concentration region R1 in which the ethanol concentration can be calculated by the gain resistor 96 and the gain resistor 94 is referred to as a “first learning region R1”, and the concentration region R2 in which the ethanol concentration can be calculated by the gain resistor 94 and the gain resistor 92. Is referred to as "second learning region R2".

ここで、制御部100にて実行される補正処理を図6および図7に基づいて説明する。なお、本実施形態では、製品出荷前にゲイン抵抗96を用いて増幅度γにて検査が行われ、規格内の特性であることが確認されているものとする。
最初のステップS101(以下、「ステップ」を省略し、単に記号「S」で示す。)では、制御部100の初期化処理を行う。
Here, the correction process executed by the control unit 100 will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, it is assumed that an inspection is performed with the gain γ using the gain resistor 96 before product shipment, and it is confirmed that the characteristic is within the standard.
In the first step S101 (hereinafter, “step” is omitted and is simply indicated by the symbol “S”), the control unit 100 is initialized.

S102では、ゲイン抵抗切替スイッチ93、97を開、ゲイン抵抗切替スイッチ95を閉としてゲイン抵抗94をオペアンプ91に接続し、出力電圧Voutβを取得する。なお、ゲイン抵抗94が選択されているので、取得される出力電圧Voutβは、検出電圧Vbが増幅度βで増幅されている。ここでは燃料中のエタノール濃度が未知であるので、ひとまずゲイン抵抗94を用いて出力電圧Voutβを取得しているが、最初に用いるゲイン抵抗は、他のゲイン抵抗であってもよい。   In S102, the gain resistance changeover switches 93 and 97 are opened, the gain resistance changeover switch 95 is closed, and the gain resistance 94 is connected to the operational amplifier 91 to obtain the output voltage Voutβ. Since the gain resistor 94 is selected, the detected output voltage Vb of the acquired output voltage Voutβ is amplified with the amplification factor β. Here, since the ethanol concentration in the fuel is unknown, the output voltage Voutβ is first obtained by using the gain resistor 94, but the gain resistor used first may be another gain resistor.

S103では、S102で取得された出力電圧VoutβがVβ3以上か否かを判断する。Vβ3は、第1の学習領域の下限値に対応する電圧であって、換言するとゲイン抵抗92を用いてエタノール濃度を算出可能な領域に対応する電圧である。出力電圧VoutβがVβ3より小さいと判断された場合(S103:NO)、図7中のS111へ移行する。出力電圧VoutβがVβ3以上であると判断された場合(S103:YES)、S104へ移行する。 In S103, output voltage Voutβ acquired in S102 it is determined whether V .beta.3 or more. V β3 is a voltage corresponding to the lower limit value of the first learning region, in other words, a voltage corresponding to a region in which the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 92. When it is determined that the output voltage Voutβ is smaller than V β3 (S103: NO), the process proceeds to S111 in FIG. When it is determined that the output voltage Voutβ is equal to or higher than V β3 (S103: YES), the process proceeds to S104.

S104では、ゲイン抵抗切替スイッチ95、97を開、ゲイン抵抗切替スイッチ93を閉としてゲイン抵抗92をオペアンプ91に接続する。このときの増幅度はγである。
S105では、出力電圧Voutγを取得する。なお、取得される出力電圧Voutγは、検出電圧Vbが増幅度γで増幅されている。
In S104, the gain resistance changeover switches 95 and 97 are opened, the gain resistance changeover switch 93 is closed, and the gain resistance 92 is connected to the operational amplifier 91. The amplification degree at this time is γ.
In S105, the output voltage Voutγ is acquired. Note that the detected output voltage Vb of the acquired output voltage Voutγ is amplified with the amplification degree γ.

S106では、S105で取得された出力電圧VoutγがVγ1以上Vγ2以下か否かを判断する。Vγ1は、第2の学習領域R2の下限値に対応する電圧であり、Vγ2は、第2の学習領域R2の上限値に対応する電圧である。すなわち、このステップでは、燃料中のエタノール濃度が第2の学習領域R2内か否かを判断している、ともいえる。出力電圧VoutγがVγ1より小さい、または、出力電圧VoutγがVγ2より大きいと判断された場合(S106:NO)、すなわち燃料中のエタノール濃度が第2の学習領域R2内ではない場合、S109へ移行する。出力電圧VoutγがVγ1以上Vγ2以下であると判断された場合(S106:YES)、すなわち燃料中のエタノール濃度が第2の学習領域R2内である場合、S107へ移行する。 In S106, it is determined whether the output voltage Voutγ acquired in S105 is V γ1 or more and V γ2 or less. V γ1 is a voltage corresponding to the lower limit value of the second learning region R2, and V γ2 is a voltage corresponding to the upper limit value of the second learning region R2. That is, in this step, it can be said that it is determined whether or not the ethanol concentration in the fuel is within the second learning region R2. If it is determined that the output voltage Voutγ is smaller than V γ1 or the output voltage Voutγ is larger than V γ2 (S106: NO), that is, if the ethanol concentration in the fuel is not within the second learning region R2, go to S109. Transition. If it is determined that the output voltage Voutγ is not less than V γ1 and not more than V γ2 (S106: YES), that is, if the ethanol concentration in the fuel is within the second learning region R2, the process proceeds to S107.

S107では、ゲイン抵抗切替スイッチ93、97を開、ゲイン抵抗切替スイッチ95を閉としてゲイン抵抗94をオペアンプ91に接続する。このときの増幅度はβである。
S108では、出力電圧Voutβを取得する。なお、取得される出力電圧Voutβは、検出電圧Vbが増幅度βで増幅されている。
In S 107, the gain resistance changeover switches 93 and 97 are opened, the gain resistance changeover switch 95 is closed, and the gain resistance 94 is connected to the operational amplifier 91. The amplification degree at this time is β.
In S108, the output voltage Voutβ is acquired. Note that the detected output voltage Vb of the acquired output voltage Voutβ is amplified with the amplification degree β.

S109では、出力電圧Voutγ、Voutβ、および、増幅度γに基づき、出力電圧Voutβの補正に係る補正係数Kβを学習する。
ここで補正係数Kβの学習方法について説明する。ゲイン抵抗94を用いたときの実際の増幅度βは、以下の式(8)で表される。
β=Voutβ/Voutγ×γ …(8)
また、ゲイン抵抗94を用いたときの設計上の増幅度をβtとすると、増幅度βの補正係数Kβは、以下の式(9)で表される。
Kβ=βt/β …(9)
式(9)に式(8)を代入すれば、補正係数Kβは、以下の式(10)で表され、定数として算出される。
Kβ=(Voutγ×βt)/(Voutβ×γ) …(10)
なお、この補正係数Kβを用いて出力電圧Voutβを補正し、静電容量Cpβに換算すると、静電容量Cpβは、以下の式(11)で表される。なお、式中のCβは、出力電圧Voutβから静電容量Cpβへの換算係数とする。
Cpβ=Voutβ/(βt×Kβ)×Cβ …(11)
In S109, the correction coefficient Kβ related to the correction of the output voltage Voutβ is learned based on the output voltages Voutγ and Voutβ and the amplification degree γ.
Here, a learning method of the correction coefficient Kβ will be described. The actual amplification degree β when the gain resistor 94 is used is expressed by the following equation (8).
β = Voutβ / Voutγ × γ (8)
If the designed amplification degree when using the gain resistor 94 is βt, a correction coefficient Kβ for the amplification degree β is expressed by the following equation (9).
Kβ = βt / β (9)
If the equation (8) is substituted into the equation (9), the correction coefficient Kβ is expressed by the following equation (10) and is calculated as a constant.
Kβ = (Voutγ × βt) / (Voutβ × γ) (10)
When the output voltage Voutβ is corrected using the correction coefficient Kβ and converted into the capacitance Cpβ, the capacitance Cpβ is expressed by the following equation (11). Cβ in the equation is a conversion factor from the output voltage Voutβ to the capacitance Cpβ.
Cpβ = Voutβ / (βt × Kβ) × Cβ (11)

本実施形態では、式(11)にて算出された静電容量Cpβに基づいて燃料中のエタノール濃度を算出する。増幅度βが補正されているので、ゲイン抵抗92を用いて増幅度γとしたときの静電容量Cpγに基づいて算出される燃料中のエタノール濃度と、ゲイン抵抗94を用いて増幅度βとしたときの静電容量Cpβに基づいて算出される燃料中のエタノール濃度とが一致する。これにより、用いるゲイン抵抗によらず算出されるエタノール濃度が一致し、増幅度の切り替えによる段差が生じない。   In the present embodiment, the ethanol concentration in the fuel is calculated based on the capacitance Cpβ calculated by Expression (11). Since the amplification factor β is corrected, the ethanol concentration in the fuel calculated based on the capacitance Cpγ when the gain resistor 92 is used as the amplification factor γ, and the amplification factor β using the gain resistor 94 The ethanol concentration in the fuel calculated on the basis of the capacitance Cpβ at this time coincides. As a result, the ethanol concentrations calculated irrespective of the gain resistance to be used coincide with each other, and a step due to switching of the amplification degree does not occur.

S110では、出力電圧VoutγがVγ1以下か否かを判断する。Vγ1は、ゲイン抵抗92を用いてエタノール濃度を算出可能な出力電圧の下限値である。出力電圧VoutγがVγ1より大きいと判断された場合(S110:NO)、S105へ移行する。出力電圧VoutγがVγ1以下であると判断された場合(S110:YES)、図7中のS112へ移行する。 In S110, it is determined whether or not the output voltage Voutγ is V γ1 or less. V γ1 is a lower limit value of the output voltage at which the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 92. When it is determined that the output voltage Voutγ is larger than V γ1 (S110: NO), the process proceeds to S105. When it is determined that the output voltage Voutγ is equal to or lower than V γ1 (S110: YES), the process proceeds to S112 in FIG.

出力電圧VoutβがVβ3より小さいと判断された場合(S103:NO)に移行する図7中のS111では、出力電圧VoutβがVβ1以下か否かを判断する。Vβ1は、ゲイン抵抗94を用いてアルコール濃度を算出可能な出力電圧の下限値である。出力電圧VoutβがVβ1以下であると判断された場合(S111:YES)、S121へ移行する。出力電圧VoutβがVβ1より大きいと判断された場合(S111:NO)、S112へ移行する。 When it is determined that the output voltage Voutβ is smaller than V β3 (S103: NO), in S111 in FIG. 7, it is determined whether or not the output voltage Voutβ is equal to or lower than V β1 . V β1 is the lower limit value of the output voltage at which the alcohol concentration can be calculated using the gain resistor 94. When it is determined that the output voltage Voutβ is equal to or lower than V β1 (S111: YES), the process proceeds to S121. When it is determined that the output voltage Voutβ is greater than V β1 (S111: NO), the process proceeds to S112.

S112では、ゲイン抵抗切替スイッチ93、97を開、ゲイン抵抗切替スイッチ95を閉としてゲイン抵抗94をオペアンプ91に接続する。このときの増幅度はβである。
S113では、出力電圧Voutβを取得する。
In S112, the gain resistance changeover switches 93 and 97 are opened, the gain resistance changeover switch 95 is closed, and the gain resistance 94 is connected to the operational amplifier 91. The amplification degree at this time is β.
In S113, the output voltage Voutβ is acquired.

S114では、図6中のS109にて補正係数Kβが学習済みか否かを判断する。補正係数Kβを学習済みでないと判断された場合(S114:NO)、S119へ移行する。補正係数Kβを学習済みであると判断された場合(S114:YES)、S115へ移行する。   In S114, it is determined whether or not the correction coefficient Kβ has been learned in S109 in FIG. When it is determined that the correction coefficient Kβ has not been learned (S114: NO), the process proceeds to S119. When it is determined that the correction coefficient Kβ has been learned (S114: YES), the process proceeds to S115.

S115では、S113で取得された出力電圧VoutβがVβ1以上Vβ2以下か否かを判断する。Vβ1は、第1の学習領域R1の下限値に対応する電圧であり、Vβ2は、第1の学習領域R1の上限値に対応する電圧である。すなわち、このステップでは、燃料中のエタノール濃度が第1の学習領域R1内か否かを判断している、ともいえる。出力電圧VoutβがVβ1より小さい、または、出力電圧VoutβがVβ2より大きいと判断された場合(S115:NO)、すなわち燃料中のエタノール濃度が第1の学習領域R1内ではない場合、S119へ移行する。出力電圧VoutβがVβ1以上Vβ2以下であると判断された場合(S115:YES)、すなわち燃料中のエタノール濃度が第1の学習領域R1内である場合、S116へ移行する。 In S115, it is determined whether or not the output voltage Voutβ acquired in S113 is V β1 or more and V β2 or less. V β1 is a voltage corresponding to the lower limit value of the first learning region R1, and V β2 is a voltage corresponding to the upper limit value of the first learning region R1. That is, in this step, it can be said that it is determined whether or not the ethanol concentration in the fuel is within the first learning region R1. Output voltage Voutβ is V .beta.1 smaller, or when the output voltage Voutβ is determined to be greater than V β2 (S115: NO), i.e. if the ethanol concentration in the fuel is not in the first learning region R1, to S119 Transition. When it is determined that the output voltage Voutβ is V β1 or more and V β2 or less (S115: YES), that is, when the ethanol concentration in the fuel is within the first learning region R1, the process proceeds to S116.

S116では、ゲイン抵抗切替スイッチ93、95を開、ゲイン抵抗切替スイッチ97を閉としてゲイン抵抗96をオペアンプ91に接続する。このときの増幅度はαである。
S117では、出力電圧Voutαを取得する。なお、取得される出力電圧Voutαは、検出電圧Vbが増幅度αで増幅されている。
In S 116, the gain resistance changeover switches 93 and 95 are opened, the gain resistance changeover switch 97 is closed, and the gain resistance 96 is connected to the operational amplifier 91. The amplification degree at this time is α.
In S117, the output voltage Voutα is acquired. The acquired output voltage Voutα is obtained by amplifying the detection voltage Vb with the amplification degree α.

S118では、出力電圧Voutβ、出力電圧Voutα、増幅度β、および補正係数Kβに基づき、出力電圧Voutαの補正に係る補正係数Kαを学習する。
ここで、補正係数Kαの学習方法について説明する。ゲイン抵抗96を用いたときの実際の増幅度αは、以下の式(12)で表される。
α=Voutα/Voutβ×β×Kβ …(12)
また、ゲイン抵抗96を用いたときの設計上の増幅度をαtとすると、増幅度αの補正係数Kαは、以下の式(13)で表される。
Kα=αt/α …(13)
式(13)に式(12)を代入すれば、補正係数Kαは、以下の式(14)で表され、定数として算出される。
Kα=(Voutβ×αt)/(Voutα×β×Kβ) …(14)
なお、この補正係数Kαを用いて出力電圧Voutαを補正し、静電容量Cpαに換算すると、静電容量Cpαは、以下の式(15)で表される。なお、式中のCαは、出力電圧Voutαから静電容量Cpαへの換算係数とする。
Cpα=Voutα/(αt×Kα)×Cα …(15)
In S118, the correction coefficient Kα related to the correction of the output voltage Voutα is learned based on the output voltage Voutβ, the output voltage Voutα, the amplification degree β, and the correction coefficient Kβ.
Here, a learning method of the correction coefficient Kα will be described. The actual amplification degree α when the gain resistor 96 is used is expressed by the following equation (12).
α = Voutα / Voutβ × β × Kβ (12)
When the designed amplification degree when using the gain resistor 96 is αt, the correction coefficient Kα of the amplification degree α is expressed by the following equation (13).
Kα = αt / α (13)
If the equation (12) is substituted into the equation (13), the correction coefficient Kα is expressed by the following equation (14) and is calculated as a constant.
Kα = (Voutβ × αt) / (Voutα × β × Kβ) (14)
When the output voltage Voutα is corrected using the correction coefficient Kα and converted into the capacitance Cpα, the capacitance Cpα is expressed by the following equation (15). Cα in the equation is a conversion coefficient from the output voltage Voutα to the capacitance Cpα.
Cpα = Voutα / (αt × Kα) × Cα (15)

本実施形態では、式(15)にて算出された静電容量Cpαに基づいて燃料中のエタノール濃度を算出する。増幅度αが補正されているので、ゲイン抵抗94を用いて増幅度βとしたときの静電容量Cpβに基づいて算出される燃料中のエタノール濃度と、ゲイン抵抗96を用いて増幅度αとしたときの静電容量Cpαに基づいて算出される燃料中のエタノール濃度とが一致する。これにより、用いるゲイン抵抗によらず算出されるエタノール濃度が一致し、増幅度の切り替えによる段差が生じない。   In the present embodiment, the ethanol concentration in the fuel is calculated based on the capacitance Cpα calculated by the equation (15). Since the amplification degree α is corrected, the ethanol concentration in the fuel calculated based on the capacitance Cpβ when the gain resistance 94 is used as the amplification degree β, and the amplification degree α using the gain resistance 96 The ethanol concentration in the fuel calculated on the basis of the capacitance Cpα at this time coincides. As a result, the ethanol concentrations calculated irrespective of the gain resistance to be used coincide with each other, and a step due to switching of the amplification degree does not occur.

S119では、出力電圧VoutβがVβ1以下か否かを判断する。出力電圧VoutβがVβ1より小さいと判断された場合(S119:YES)、S121へ移行する。Vβ1は、ゲイン抵抗94を用いてエタノール濃度を算出可能な出力電圧の下限値である。出力電圧VoutβがVβ1以下であると判断された場合(S119:NO)、S120へ移行する。 In S119, it is determined whether or not the output voltage Voutβ is V β1 or less. When it is determined that the output voltage Voutβ is smaller than V β1 (S119: YES), the process proceeds to S121. V β1 is the lower limit value of the output voltage at which the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 94. When it is determined that the output voltage Voutβ is equal to or lower than V β1 (S119: NO), the process proceeds to S120.

S120では、出力電圧VoutβがVβ4以上か否かを判断する。Vβ4は、ゲイン抵抗94を用いてエタノール濃度を算出可能な出力電圧の上限値である。出力電圧VoutβがVβ4より小さいと判断された場合(S118:NO)、S113へ移行する。出力電圧VoutβがVβ4以上であると判断された場合(S118:YES)、図6中のS104へ移行する。 In S120, the output voltage Voutβ determines whether V beta4 or more. V β4 is the upper limit value of the output voltage at which the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 94. When it is determined that the output voltage Voutβ is smaller than V β4 (S118: NO), the process proceeds to S113. When it is determined that the output voltage Voutβ is equal to or higher than V β4 (S118: YES), the process proceeds to S104 in FIG.

出力電圧VoutβがVβ1以下である場合(S111:YES、または、S119:YES)に移行するS121では、ゲイン抵抗切替スイッチ93、95を開、ゲイン抵抗切替スイッチ97を閉としてゲイン抵抗96をオペアンプ91に接続する。このときの増幅度はαである。
S122では、出力電圧Voutαを取得する。
When the output voltage Voutβ is equal to or lower than V β1 (S111: YES or S119: YES), in S121, the gain resistor changeover switches 93 and 95 are opened, the gain resistor changeover switch 97 is closed, and the gain resistor 96 is an operational amplifier. 91 is connected. The amplification degree at this time is α.
In S122, the output voltage Voutα is acquired.

S123では、図6中のS109にて補正係数Kβが学習済みか否かを判断する。補正係数Kβを学習済みでないと判断された場合(S123:NO)、S128へ移行する。補正係数Kβを学習済みであると判断された場合(S123:YES)、S124へ移行する。   In S123, it is determined whether or not the correction coefficient Kβ has been learned in S109 in FIG. When it is determined that the correction coefficient Kβ has not been learned (S123: NO), the process proceeds to S128. When it is determined that the correction coefficient Kβ has been learned (S123: YES), the process proceeds to S124.

S124では、S122で取得された出力電圧VoutαがVα1以上Vα2以下か否かを判断する。Vα1は、第1の学習領域R1の下限値に対応する電圧であり、Vα2は、第1の学習領域R1の上限値に対応する電圧である。すなわち、このステップでは、燃料中のエタノール濃度が第1の学習領域R1内か否かを判断している、ともいえる。出力電圧VoutαがVα1より小さい、または、出力電圧VoutαがVα2より大きいと判断された場合(S124:NO)、すなわち燃料中のエタノール濃度が第1の学習領域R1内ではない場合、S128へ移行する。出力電圧VoutαがVα1以上Vα2以下であると判断された場合(S124:YES)、すなわち燃料中のエタノール濃度が第1の学習領域R1内である場合、S125へ移行する。 In S124, it is determined whether or not the output voltage Voutα acquired in S122 is V α1 or more and V α2 or less. V α1 is a voltage corresponding to the lower limit value of the first learning region R1, and V α2 is a voltage corresponding to the upper limit value of the first learning region R1. That is, in this step, it can be said that it is determined whether or not the ethanol concentration in the fuel is within the first learning region R1. Output voltage Voutα is V [alpha] 1 is smaller than, or, if the output voltage Voutα is determined to be greater than V α2 (S124: NO), i.e. if the ethanol concentration in the fuel is not in the first learning region R1, to S128 Transition. If it is determined that the output voltage Voutα is V α1 or more and V α2 or less (S124: YES), that is, if the ethanol concentration in the fuel is within the first learning region R1, the process proceeds to S125.

S125では、ゲイン抵抗切替スイッチ93、97を開、ゲイン抵抗切替スイッチ95を閉としてゲイン抵抗94をオペアンプ91に接続する。このときの増幅度はβである。
S126では、出力電圧Voutβを取得する。
S127では、出力電圧Voutβ、出力電圧Voutα、増幅度β、および補正係数Kβに基づき、出力電圧Voutαの補正に係る補正係数Kαを学習する。なお、補正係数Kαの学習方法については、S118にて説明した通りである。
In S125, the gain resistance changeover switches 93 and 97 are opened, the gain resistance changeover switch 95 is closed, and the gain resistance 94 is connected to the operational amplifier 91. The amplification degree at this time is β.
In S126, the output voltage Voutβ is acquired.
In S127, the correction coefficient Kα related to the correction of the output voltage Voutα is learned based on the output voltage Voutβ, the output voltage Voutα, the amplification degree β, and the correction coefficient Kβ. Note that the learning method of the correction coefficient Kα is as described in S118.

S128では、出力電圧VoutαがVα2以上か否かを判断する。Vα2は、ゲイン抵抗96を用いてエタノール濃度を算出可能な出力電圧の上限値である。出力電圧VoutαがVα2より小さいと判断された場合(S128:NO)、S122へ移行する。出力電圧VoutαがVα2以上であると判断された場合(S128:YES)、S113へ移行する。 In S128, the output voltage Voutα determines whether V [alpha] 2 or more. V α2 is the upper limit value of the output voltage at which the ethanol concentration can be calculated using the gain resistor 96. If the output voltage Voutα is determined to V [alpha] 2 is smaller than (S128: NO), the process proceeds to S122. If the output voltage Voutα is determined to be V [alpha] 2 or more (S128: YES), the process proceeds to S113.

本実施形態では、ゲイン抵抗92を選択したときの出力電圧Voutγに基づいて算出されるエタノール濃度は、規格内の特性であることが確認されているので、ゲイン抵抗94を選択したときの増幅度βを補正する補正係数Kβを出力電圧Voutγに基づいて学習することにより、出力電圧Voutβに基づいて算出されるエタノール濃度についても、規格内となるように補正される。また、ゲイン抵抗92とゲイン抵抗94とを切り替えることに伴い、算出されるエタノール濃度に段差が生じない。   In this embodiment, since the ethanol concentration calculated based on the output voltage Voutγ when the gain resistor 92 is selected is confirmed to be within the specification, the amplification factor when the gain resistor 94 is selected. By learning the correction coefficient Kβ for correcting β based on the output voltage Voutγ, the ethanol concentration calculated based on the output voltage Voutβ is also corrected to be within the standard. Further, as the gain resistor 92 and the gain resistor 94 are switched, there is no step in the calculated ethanol concentration.

また、ゲイン抵抗94を選択したときの出力電圧Voutβおよび補正係数Kβに基づいて算出されるエタノール濃度は、規格内の特性となるように補正されているので、ゲイン抵抗96を選択したときの増幅度αを補正する補正係数Kαを出力電圧Voutβおよび補正係数Kβに基づいて学習することにより、出力電圧Voutαに基づいて算出されるエタノール濃度についても、規格内となるように補正される。また、ゲイン抵抗94とゲイン抵抗96とを切り替えることに伴い、算出されるエタノール濃度に段差が生じない。   In addition, since the ethanol concentration calculated based on the output voltage Voutβ and the correction coefficient Kβ when the gain resistor 94 is selected is corrected to be within the standard, amplification when the gain resistor 96 is selected. By learning the correction coefficient Kα for correcting the degree α based on the output voltage Voutβ and the correction coefficient Kβ, the ethanol concentration calculated based on the output voltage Voutα is also corrected to be within the standard. Further, when the gain resistor 94 and the gain resistor 96 are switched, there is no step in the calculated ethanol concentration.

なお、アルコール濃度検出装置1では、補正係数Kβを用い、出力電圧Voutβを補正し、補正された出力電圧に基づいて燃料中のエタノール濃度を算出する、と捉えることもできる。補正された出力電圧VoutβRは、以下の式(16)で表される。
VoutβR=Voutβ×Kβ …(16)
また、アルコール濃度検出装置1では、補正係数Kαを用い、出力電圧Voutαを補正し、補正された出力電圧に基づいて燃料中のエタノール濃度を算出する、と捉えることもできる。補正された出力電圧VoutαRは、以下の式(17)で表される。
VoutαR=Voutα×Kα …(17)
Note that the alcohol concentration detection apparatus 1 can also be regarded as correcting the output voltage Voutβ using the correction coefficient Kβ and calculating the ethanol concentration in the fuel based on the corrected output voltage. The corrected output voltage VoutβR is expressed by the following equation (16).
VoutβR = Voutβ × Kβ (16)
In addition, the alcohol concentration detection apparatus 1 can also be regarded as correcting the output voltage Voutα using the correction coefficient Kα and calculating the ethanol concentration in the fuel based on the corrected output voltage. The corrected output voltage VoutαR is expressed by the following equation (17).
VoutαR = Voutα × Kα (17)

以上詳述したように、アルコール濃度検出装置1は、電極部65と、スイッチトキャパシタ回路70と、標準電圧発生回路80と、増幅回路90と、制御部100と、を備える。電極部65では、液体中に浸漬されるとともに液体中のアルコール濃度に応じて変化する静電容量を検出する。スイッチトキャパシタ回路70は、電極部65における静電容量Cpを検出電圧Vbに変換する。標準電圧発生回路80は、スイッチトキャパシタ回路70に電圧を印加する。増幅回路90は、検出電圧Vbを増幅して出力する。制御部100では、ゲイン抵抗切替スイッチ93、95、97を制御し、オペアンプ91に接続されるゲイン抵抗92、94、96を切り替えることにより、検出電圧Vbの増幅度を切り替える。   As described above in detail, the alcohol concentration detection apparatus 1 includes the electrode unit 65, the switched capacitor circuit 70, the standard voltage generation circuit 80, the amplification circuit 90, and the control unit 100. In the electrode part 65, the electrostatic capacitance which is immersed in the liquid and changes according to the alcohol concentration in the liquid is detected. The switched capacitor circuit 70 converts the electrostatic capacitance Cp in the electrode portion 65 into a detection voltage Vb. The standard voltage generation circuit 80 applies a voltage to the switched capacitor circuit 70. The amplifier circuit 90 amplifies and outputs the detection voltage Vb. In the control unit 100, the gain resistance changeover switches 93, 95, and 97 are controlled, and the gain resistors 92, 94, and 96 connected to the operational amplifier 91 are switched to switch the amplification degree of the detection voltage Vb.

制御部100では、増幅度γで増幅された検出電圧Vbである出力電圧Voutγ、および、増幅度βで増幅された検出電圧Vbである出力電圧Voutβを取得し(図6中のS105、S108)、出力電圧Voutγに基づいて算出される液体中のアルコール濃度と、出力電圧Voutγに基づいて算出される液体中のアルコール濃度と、が一致するように、出力電圧Voutγ、Voutβ、および増幅度γに基づき、増幅度βを補正する。具体的には、増幅度βを補正するための補正係数Kβを算出する(S109)。
また、増幅度βで増幅された検出電圧Vbである出力電圧Voutβ、および、増幅度αで増幅された検出電圧である出力電圧Voutαを取得し(図7中のS113、S117、S122、S126)、出力電圧Voutβに基づいて算出される液体中のアルコール濃度と、出力電圧Voutαに基づいて算出される液体中のアルコール濃度と、が一致するように、出力電圧Voutβ、出力電圧Voutα、および増幅度βに基づき、増幅度αを補正する。具体的には、増幅度αを補正するための補正係数Kαを算出する(S118、S127)。
The control unit 100 obtains the output voltage Voutγ that is the detection voltage Vb amplified at the amplification degree γ and the output voltage Voutβ that is the detection voltage Vb amplified at the amplification degree β (S105 and S108 in FIG. 6). The output voltages Voutγ, Voutβ, and the amplification degree γ are set so that the alcohol concentration in the liquid calculated based on the output voltage Voutγ matches the alcohol concentration in the liquid calculated based on the output voltage Voutγ. Based on this, the amplification degree β is corrected. Specifically, a correction coefficient Kβ for correcting the amplification degree β is calculated (S109).
Further, the output voltage Voutβ that is the detection voltage Vb amplified at the amplification degree β and the output voltage Voutα that is the detection voltage amplified at the amplification degree α are acquired (S113, S117, S122, and S126 in FIG. 7). The output voltage Voutβ, the output voltage Voutα, and the amplification degree so that the alcohol concentration in the liquid calculated based on the output voltage Voutβ matches the alcohol concentration in the liquid calculated based on the output voltage Voutα. Based on β, the amplification degree α is corrected. Specifically, a correction coefficient Kα for correcting the amplification degree α is calculated (S118, S127).

本実施形態では、増幅度を切り替え可能であるので、検出電圧Vbを適切に増幅することができる。特にアルコール濃度が低い領域での増幅度を大きくすることにより分解能を高め、精度よくアルコール濃度を検出することができる。また、基準となる増幅度に基づいて他の増幅度を補正することにより、誤差等の影響を受けて、増幅度によって算出されるアルコール濃度に差が生じるのを避けることができ、増幅度によらず正確なアルコール濃度を算出することができる。したがって、精度よく液体中のアルコール濃度を検出することができる。また本実施形態では、製品の出荷時に基準となる増幅度γにおけるアルコール濃度を確認し、増幅度γに基づいて増幅度β、αを補正しているので、全ての増幅度におけるアルコール濃度を確認する場合と比較して、検査工数を低減することができる。   In the present embodiment, since the amplification degree can be switched, the detection voltage Vb can be appropriately amplified. In particular, the resolution can be increased by increasing the amplification degree in a region where the alcohol concentration is low, and the alcohol concentration can be detected with high accuracy. In addition, by correcting other amplification levels based on the reference amplification level, it is possible to avoid the difference in alcohol concentration calculated by the amplification level due to the influence of errors and the like. Regardless, it is possible to calculate an accurate alcohol concentration. Therefore, the alcohol concentration in the liquid can be detected with high accuracy. In this embodiment, the alcohol concentration at the amplification factor γ that is a reference at the time of product shipment is confirmed, and the amplification factors β and α are corrected based on the amplification factor γ, so the alcohol concentration at all amplification factors is confirmed. Compared with the case where it does, inspection man-hours can be reduced.

増幅回路90は、オペアンプ91、および、オペアンプに並列に接続可能な抵抗値が異なる複数のゲイン抵抗92、94、96を有する。制御部100では、オペアンプ91に接続されるゲイン抵抗92、94、95を切り替えることにより、増幅度を切り替える。これにより、容易に増幅度を切り替えることができる。また、ゲイン抵抗92、94、96の実際の抵抗値と設定値とに誤差があったとしても、増幅度を補正することにより、精度よくアルコール濃度を検出することができる。   The amplifier circuit 90 includes an operational amplifier 91 and a plurality of gain resistors 92, 94, and 96 having different resistance values that can be connected in parallel to the operational amplifier. In the control unit 100, the gain is switched by switching the gain resistors 92, 94, and 95 connected to the operational amplifier 91. Thereby, the amplification degree can be easily switched. Even if there is an error between the actual resistance value and the set value of the gain resistors 92, 94, 96, the alcohol concentration can be detected with high accuracy by correcting the amplification degree.

また、スイッチトキャパシタ回路70は、電極部65のコンデンサ66において、電荷を蓄える充電状態と電荷を放電する放電状態とを切り替えるスイッチ72、73を有する。制御部100では、第1の周波数f1でスイッチ72、73を駆動したときの検出電圧Vb1、および、第1の周波数f2でスイッチ72、73を駆動したときの検出電圧Vb2に基づいて燃料中のアルコール濃度を算出している。   In addition, the switched capacitor circuit 70 includes switches 72 and 73 that switch between a charge state for storing charges and a discharge state for discharging charges in the capacitor 66 of the electrode unit 65. In the control unit 100, the detection voltage Vb1 when the switches 72 and 73 are driven at the first frequency f1 and the detection voltage Vb2 when the switches 72 and 73 are driven at the first frequency f2 The alcohol concentration is calculated.

本実施形態では、制御部100が「増幅度切替手段」、「電圧取得手段」、「補正手段」を構成する。また、図6中のS104、S107、図7中のS112、S116、S121、S125が「増幅度切替手段」の機能としての処理に相当し、S105、S108、S113、S117、S122、S126が「電圧取得手段」の機能としての処理に相当し、S109、S118、S127が「補正手段」の機能としての処理に相当する。   In the present embodiment, the control unit 100 constitutes “amplification degree switching means”, “voltage acquisition means”, and “correction means”. Further, S104, S107 in FIG. 6 and S112, S116, S121, S125 in FIG. 7 correspond to processing as a function of “amplification degree switching means”, and S105, S108, S113, S117, S122, S126 are “ S109, S118, and S127 correspond to processing as the function of “correction means”.

また本実施形態では、図6中においては、増幅度γが「基準となる第1の増幅度」に対応し、出力電圧Voutγが「第1の出力電圧」に対応し、増幅度βが「第1の増幅度とは異なる第2の増幅度」に対応し、出力電圧Voutβが「第2の出力電圧」に対応する。また、図7中においては、増幅度βが「基準となる第1の増幅度」に対応し、出力電圧Voutβが「第1の出力電圧」に対応し、増幅度αが「第1の増幅度とは異なる第2の増幅度」に対応し、出力電圧Voutαが「第2の出力電圧」に対応する。   Further, in the present embodiment, in FIG. 6, the amplification degree γ corresponds to the “reference first amplification degree”, the output voltage Voutγ corresponds to the “first output voltage”, and the amplification degree β is “ The output voltage Voutβ corresponds to the “second output voltage” corresponding to the “second amplification degree different from the first amplification degree”. In FIG. 7, the amplification factor β corresponds to the “first amplification factor as a reference”, the output voltage Voutβ corresponds to the “first output voltage”, and the amplification factor α corresponds to the “first amplification factor”. The output voltage Voutα corresponds to the “second output voltage”.

(第2実施形態)
本実施形態は、第1実施形態とは主に回路構成が異なっているので、回路構成を中心に説明し、他の構成や処理に係る説明は省略する。
本実施形態によるアルコール濃度検出装置200の回路構成は、標準電圧発生回路280および増幅回路290の構成が第1実施形態と異なる。
増幅回路290は、オペアンプ91およびゲイン抵抗292を有している。すなわち、上記実施形態と異なり、オペアンプ91に接続されるゲイン抵抗は、ゲイン抵抗292のみである。
(Second Embodiment)
Since the circuit configuration of the present embodiment is mainly different from that of the first embodiment, the description will focus on the circuit configuration, and the description relating to other configurations and processing will be omitted.
The circuit configuration of the alcohol concentration detection apparatus 200 according to the present embodiment is different from that of the first embodiment in the configurations of the standard voltage generation circuit 280 and the amplification circuit 290.
The amplifier circuit 290 includes an operational amplifier 91 and a gain resistor 292. That is, unlike the above embodiment, the gain resistor 292 is the only gain resistor connected to the operational amplifier 91.

ところで、上記式(7)に示すように、検出電圧Vbは、スイッチトキャパシタ回路70に印加する標準電圧Eに比例する。そこで、本実施形態によるアルコール濃度検出装置200では、標準電圧発生回路280によりスイッチトキャパシタ回路70に印加する電圧を切り替えることにより、増幅度を切り替えている。   Incidentally, the detection voltage Vb is proportional to the standard voltage E applied to the switched capacitor circuit 70 as shown in the above equation (7). Therefore, in the alcohol concentration detection apparatus 200 according to the present embodiment, the amplification degree is switched by switching the voltage applied to the switched capacitor circuit 70 by the standard voltage generation circuit 280.

具体的には、標準電圧発生回路280は、抵抗82、および、抵抗値の異なる3つの抵抗283、284、285を有している。本実施形態では、抵抗値の小さい方から、抵抗283、284、285の順となっている。抵抗283、284、285は、それぞれ抵抗82と接続可能であり、抵抗82と接続されることにより、分圧抵抗を構成する。また、抵抗283、284、285と、抵抗82との間には、抵抗82と接続される抵抗を切り替えるための分圧抵抗切替スイッチ287が設けられている。分圧抵抗切替スイッチ287は、制御部100からの駆動信号により切り替えられる。標準電圧発生回路280では、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と、抵抗82に接続される抵抗283、284、285との比に分圧し、スイッチトキャパシタ回路70に印加している。これにより、分圧抵抗として機能する抵抗の抵抗値を切り替えることにより、スイッチトキャパシタ回路70に印加される電圧の大きさを変更可能である。   Specifically, the standard voltage generation circuit 280 includes a resistor 82 and three resistors 283, 284, and 285 having different resistance values. In the present embodiment, the resistors 283, 284, and 285 are in order from the one having the smallest resistance value. The resistors 283, 284, and 285 can be connected to the resistor 82, respectively, and constitute a voltage dividing resistor by being connected to the resistor 82. In addition, a voltage dividing resistor changeover switch 287 for switching a resistor connected to the resistor 82 is provided between the resistors 283, 284, 285 and the resistor 82. The voltage dividing resistor changeover switch 287 is switched by a drive signal from the control unit 100. In the standard voltage generation circuit 280, the voltage stabilized by the constant voltage regulator 116 is divided into the ratio of the resistor 82 and the resistors 283, 284, 285 connected to the resistor 82, and applied to the switched capacitor circuit 70. Yes. Thereby, the magnitude of the voltage applied to the switched capacitor circuit 70 can be changed by switching the resistance value of the resistor functioning as the voltage dividing resistor.

燃料中のエタノール濃度がX2(図5参照)以下である場合、抵抗285を用いてエタノール濃度を算出可能である。抵抗285と抵抗82とが接続されると、増幅回路290から出力される出力電圧Voutαは、増幅度αで増幅されているとみなせる。
燃料中のエタノール濃度がX1以上X4以下である場合、抵抗284を用いてエタノール濃度を算出可能である。抵抗284と抵抗82とが接続されると、増幅回路290から出力される出力電圧Voutβは、増幅度βで増幅されているとみなせる。
燃料中のエタノール濃度がX3以上である場合、抵抗283を用いてエタノール濃度を算出可能である。抵抗283と抵抗82とが接続されると、増幅回路290から出力される出力電圧Voutγは、増幅度γで増幅されているとみなせる。
なお、増幅度α、β、γは、上記実施形態と同様、αが最も大きく、γが最も小さい。すなわち、α>β>γである。
When the ethanol concentration in the fuel is less than or equal to X2 (see FIG. 5), the ethanol concentration can be calculated using the resistor 285. When the resistor 285 and the resistor 82 are connected, the output voltage Voutα output from the amplifier circuit 290 can be regarded as being amplified with the amplification factor α.
When the ethanol concentration in the fuel is greater than or equal to X1 and less than or equal to X4, the ethanol concentration can be calculated using the resistor 284. When the resistor 284 and the resistor 82 are connected, the output voltage Voutβ output from the amplifier circuit 290 can be regarded as being amplified with the amplification factor β.
When the ethanol concentration in the fuel is X3 or more, the ethanol concentration can be calculated using the resistor 283. When the resistor 283 and the resistor 82 are connected, the output voltage Voutγ output from the amplifier circuit 290 can be regarded as being amplified with the amplification degree γ.
Note that the amplification degrees α, β, and γ are the largest and the smallest γ, as in the above embodiment. That is, α>β> γ.

また本実施形態では、上記実施形態と同様、エタノール濃度がX1以上X2以下である濃度領域R1のとき、抵抗285または抵抗284を用いてエタノール濃度を算出可能である。また、エタノール濃度がX3以上X4以下である濃度領域R2のとき、抵抗284または抵抗283を用いてエタノール濃度を算出可能である。   In the present embodiment, similarly to the above-described embodiment, the ethanol concentration can be calculated using the resistor 285 or the resistor 284 when the ethanol concentration is in the concentration region R1 of X1 or more and X2 or less. In addition, when the ethanol concentration is in the concentration region R2 that is greater than or equal to X3 and less than or equal to X4, the ethanol concentration can be calculated using the resistor 284 or the resistor 283.

本実施形態では、増幅度α、βは、図6および図7に基づいて説明した補正処理と略同様の処理により補正される。具体的には、図6中のS104では、抵抗82と抵抗283とが接続されるように分圧抵抗切替スイッチ287を切り替えて増幅度γとする。図6中のS102、S107、図7中のS112、S125では、抵抗82と抵抗284とが接続されるように分圧抵抗切替スイッチ287を切り替えて増幅度βとする。S116、S121では、抵抗82と抵抗285とが接続されるように分圧抵抗切替スイッチ287を切り替えて増幅度αとする。   In the present embodiment, the amplification degrees α and β are corrected by a process substantially similar to the correction process described with reference to FIGS. 6 and 7. Specifically, in S104 in FIG. 6, the voltage dividing resistor changeover switch 287 is switched so that the resistor 82 and the resistor 283 are connected to obtain the amplification degree γ. In S102 and S107 in FIG. 6 and S112 and S125 in FIG. 7, the voltage dividing resistor changeover switch 287 is switched so that the resistor 82 and the resistor 284 are connected to obtain an amplification factor β. In S116 and S121, the voltage dividing resistor changeover switch 287 is switched so that the resistor 82 and the resistor 285 are connected to obtain the amplification degree α.

本実施形態では、標準電圧発生回路280は、抵抗82、および、抵抗値が異なる抵抗283、284、285を有する。抵抗283、284、285は、抵抗82と直列に接続可能であり、抵抗82と接続されることにより、分圧抵抗を構成する。制御部100では、分圧抵抗切替スイッチ287を切り替え、抵抗82に接続される抵抗283、284、285を切り替えることにより、増幅度を切り替える。すなわち本実施形態では、標準電圧発生回路280によりスイッチトキャパシタ回路70に印加する電圧を変更することで増幅度を変更している。これにより、容易に増幅度を切り替えることができる。また、分圧抵抗を構成する抵抗82と、抵抗283、284、285との比の実際の値と設定値とに誤差があったとしても、上記実施形態に如く増幅度を補正することにより、精度よくアルコール濃度を検出することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
なお、本実施形態では、抵抗82が「第1の抵抗」に対応し、抵抗283、284、285が「第2の抵抗」に対応する。
In the present embodiment, the standard voltage generation circuit 280 includes a resistor 82 and resistors 283, 284, and 285 having different resistance values. The resistors 283, 284, and 285 can be connected in series with the resistor 82, and constitute a voltage dividing resistor by being connected to the resistor 82. In the control unit 100, the amplification factor is switched by switching the voltage dividing resistor switch 287 and switching the resistors 283, 284, and 285 connected to the resistor 82. That is, in this embodiment, the amplification degree is changed by changing the voltage applied to the switched capacitor circuit 70 by the standard voltage generation circuit 280. Thereby, the amplification degree can be easily switched. Further, even if there is an error between the actual value and the set value of the ratio of the resistor 82 constituting the voltage dividing resistor and the resistors 283, 284, 285, by correcting the amplification degree as in the above embodiment, The alcohol concentration can be detected with high accuracy.
In addition, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
In the present embodiment, the resistor 82 corresponds to the “first resistor”, and the resistors 283, 284, and 285 correspond to the “second resistor”.

(他の実施形態)
上記実施形態では、3つの抵抗値の異なる抵抗を切り替えることにより、増幅度を3段階に設定していた。他の実施形態では、増幅度は2段階以上であれば、2段階、あるいは4段階以上としてもよい。また、増幅度の切替は、複数の抵抗を直列にゲイン抵抗として接続し、その抵抗の一部を短絡することで、実現しても良い。また、増幅度の切り替えは、例えば差分周波数Δfを切り替える等、他の方法で切り替えるように構成してもよい。
上記実施形態では、製品出荷前に増幅度γにて検査が行われ、規格内の特性であることが確認されていた。他の実施形態では、増幅度αまたは増幅度βにて検査が行われ、規格内の特定であることを確認しておき、検査済みの増幅度αまたは増幅度βに基づき、他の増幅度を補正するようにしてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the amplification degree is set in three stages by switching three resistors having different resistance values. In other embodiments, the degree of amplification may be two or four or more as long as it is two or more. Further, the switching of the amplification degree may be realized by connecting a plurality of resistors in series as a gain resistor and short-circuiting a part of the resistors. The amplification degree may be switched by another method such as switching the difference frequency Δf.
In the above embodiment, an inspection is performed with the amplification degree γ before product shipment, and it is confirmed that the characteristics are within the standard. In another embodiment, the test is performed at the amplification factor α or the amplification factor β to confirm that the specification is within the standard, and based on the tested amplification factor α or the amplification factor β, other amplification factors are used. May be corrected.

また、上記実施形態では、増幅度の学習が継続されるように構成されていたが、他の実施形態では、全ての増幅度に係る補正係数が算出された場合、補正処理を終了するようにしてもよい。具体的には、図7中のS114にて肯定判断された後、補正係数Kαが学習済みか否かを判断し、否定判断された場合にはS115へ移行し、肯定判断された場合には補正処理を終了する。また、図7中のS123にて肯定判断された後、補正係数Kαが学習済みか否かを判断し、否定判断された場合にはS124へ移行し、肯定判断された場合には補正処理を終了する。
また、図7中のS123〜S127に係る処理を省略し、S122の後にS128へ移行するようにしてもよい。
In the above embodiment, the learning of the amplification degree is configured to be continued. However, in the other embodiments, the correction process is terminated when the correction coefficients relating to all the amplification degrees are calculated. May be. Specifically, after an affirmative determination is made in S114 in FIG. 7, it is determined whether or not the correction coefficient Kα has been learned. If a negative determination is made, the process proceeds to S115, and if an affirmative determination is made. The correction process ends. Further, after an affirmative determination is made in S123 in FIG. 7, it is determined whether or not the correction coefficient Kα has been learned. If a negative determination is made, the process proceeds to S124, and if an affirmative determination is made, correction processing is performed. finish.
Further, the processing related to S123 to S127 in FIG. 7 may be omitted, and the process may be shifted to S128 after S122.

上記実施形態では、差分周波数Δfが400kHzのときに上記式(7)で算出される
Vb1−Vb2を検出電圧とし、当該検出電圧に基づいてエタノール濃度を算出した。他の実施形態は、差分周波数はいくつであってもよい。また、ある1つの周波数のパルス波電圧が印加されたときのB点電圧を検出電圧としてもよい。
In the above embodiment, when the difference frequency Δf is 400 kHz, Vb1−Vb2 calculated by the above equation (7) is used as the detection voltage, and the ethanol concentration is calculated based on the detection voltage. Other embodiments may have any number of differential frequencies. Alternatively, the point B voltage when a pulse wave voltage having a certain frequency is applied may be used as the detection voltage.

上記実施形態では、アルコール濃度検出装置は、燃料中のエタノールの濃度を検出するものであったが、エタノールに限らず、メタノール、プロパノール等の他のアルコールを検出するものであってもよい。また、エンジンの燃料供給系統以外に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら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可能である。
In the above-described embodiment, the alcohol concentration detection device detects the concentration of ethanol in the fuel. However, the alcohol concentration detection device is not limited to ethanol, and may detect other alcohols such as methanol and propanol. Further, the present invention may be applied to other than the engine fuel supply system.
As mentioned above, this invention is not limited to the said embodiment at all, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.

1・・・アルコール濃度検出装置
31・・・第1電極(電極部)
32・・・第2電極(電極部)
40・・・サーミスタ
60・・・回路部
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(電圧印加部)
81・・・オペアンプ
82・・・抵抗(第1の抵抗)
90・・・増幅回路(増幅部)
91・・・オペアンプ
92、94、96・・・ゲイン抵抗
93、95、97・・・ゲイン抵抗切替スイッチ
100・・・制御部(増幅度切替手段、電圧取得手段、補正手段)
200・・・アルコール濃度検出装置
280・・・標準電圧発生回路(電圧印加部)
283、284、285・・・抵抗(第2の抵抗)
290・・・増幅回路(増幅部)
α、β、γ・・・増幅度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Alcohol concentration detection apparatus 31 ... 1st electrode (electrode part)
32 ... 2nd electrode (electrode part)
40 ... Thermistor 60 ... Circuit part 65 ... Electrode part 70 ... Switched capacitor circuit (voltage converter)
80 ... Standard voltage generation circuit (voltage application unit)
81... Operational amplifier 82... Resistor (first resistor)
90... Amplifier circuit (amplifier)
91... Operational amplifier 92, 94, 96... Gain resistor 93, 95, 97... Gain resistance changeover switch 100... Control unit (amplification degree switching means, voltage acquisition means, correction means)
200: alcohol concentration detection device 280: standard voltage generation circuit (voltage application unit)
283, 284, 285 ... resistor (second resistor)
290 ... Amplifier circuit (amplifier)
α, β, γ ・ ・ ・ Amplification degree

Claims (3)

液体中に浸漬されるとともに前記液体中のアルコール濃度に応じて変化する静電容量を検出する電極部と、
前記電極部における前記静電容量を検出電圧に変換する電圧変換部と、
前記電圧変換部に電圧を印加する電圧印加部と、
前記検出電圧を増幅して出力する増幅部と、
前記検出電圧の増幅度を切り替える増幅度切替手段と、
基準となる第1の増幅度で増幅された前記検出電圧である第1の出力電圧、および、前記第1の増幅度とは異なる第2の増幅度で増幅された前記検出電圧である第2の出力電圧を取得する電圧取得手段と、
前記第1の出力電圧に基づいて算出される前記液体中のアルコール濃度と前記第2の出力電圧に基づいて算出される前記液体中のアルコール濃度とが一致するように、前記第1の出力電圧、前記第2の出力電圧、および、前記第1の増幅度に基づき、前記第2の増幅度を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするアルコール濃度検出装置。
An electrode portion that detects a capacitance that is immersed in a liquid and changes according to an alcohol concentration in the liquid;
A voltage conversion unit that converts the capacitance in the electrode unit into a detection voltage;
A voltage application unit for applying a voltage to the voltage conversion unit;
An amplifying unit for amplifying and outputting the detection voltage;
Amplification degree switching means for switching the amplification degree of the detection voltage;
The first output voltage, which is the detection voltage amplified with the first amplification degree as a reference, and the second detection voltage, which is amplified with a second amplification degree different from the first amplification degree Voltage acquisition means for acquiring the output voltage of
The first output voltage so that the alcohol concentration in the liquid calculated based on the first output voltage matches the alcohol concentration in the liquid calculated based on the second output voltage. Correcting means for correcting the second amplification degree based on the second output voltage and the first amplification degree;
An alcohol concentration detection device comprising:
前記増幅部は、オペアンプ、および、前記オペアンプに並列に接続可能な抵抗値が異なる複数のゲイン抵抗を有し、
前記増幅度切替手段は、前記オペアンプに接続される前記ゲイン抵抗を切り替えることにより、前記増幅度を切り替えることを特徴とする請求項1に記載のアルコール濃度検出装置。
The amplification unit has an operational amplifier and a plurality of gain resistors having different resistance values that can be connected in parallel to the operational amplifier.
The alcohol concentration detection apparatus according to claim 1, wherein the amplification degree switching unit switches the amplification degree by switching the gain resistor connected to the operational amplifier.
前記電圧印加部は、第1の抵抗、および、前記第1の抵抗と直列に接続可能であり、前記第1の抵抗と接続されることにより分圧抵抗を構成する抵抗値が異なる複数の第2の抵抗を有し、
前記増幅度切替手段は、前記第1の抵抗に接続される前記第2の抵抗を切り替えることにより、前記増幅度を切り替えることを特徴とする請求項1に記載のアルコール濃度検出装置。
The voltage application unit can be connected in series with a first resistor and the first resistor, and when connected to the first resistor, a plurality of second resistance values constituting a voltage dividing resistor are different. Having a resistance of 2;
The alcohol concentration detection device according to claim 1, wherein the amplification degree switching unit switches the amplification degree by switching the second resistor connected to the first resistor.
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WO2025187418A1 (en) * 2024-03-07 2025-09-12 Tdk株式会社 Gas sensor

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