JP2009036746A - Fuel property detection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、測定光を照射する光源および測定光を受光する受光装置を備えて燃料の性状を検出する、いわゆる光学式の燃料性状検出装置に関するものである。 The present invention relates to a so-called optical fuel property detection device that includes a light source that emits measurement light and a light receiving device that receives the measurement light, and detects the property of the fuel.
従来の燃料性状検出装置として、たとえば、発光素子が発する光をガソリンに接触させたプリズムの境界面で反射させ、ガソリン重質度と屈折率とが相関関係にあることを用い、受光素子の出力変化からガソリン重質度を検出するとともに、ガソリンに含まれるアルコールの濃度と一対の電極間の静電容量とが相関関係にあることを用いて、ガソリンに含まれるアルコール濃度を検出する構成としたものがある(特許文献1参照)。
上述した従来の燃料性状検出装置によれば、ガソリンの重質度およびガソリンに含まれるアルコール濃度を検出することができる。しかしながら、このような構成によると、燃料性状検出装置は、発光素子および受光素子からなるガソリン重質度検出部、および一対の電極板からなるアルコール濃度検出部を備え、さらに、各検出部による検出作動を制御する電気回路も2系統備えるため、燃料性状検出装置の体格が大型化し、また燃料性状検出装置を制御する電気回路が複雑なものになる。 According to the above-described conventional fuel property detection device, it is possible to detect the severity of gasoline and the concentration of alcohol contained in the gasoline. However, according to such a configuration, the fuel property detection device includes a gasoline severity detection unit including a light emitting element and a light receiving element, and an alcohol concentration detection unit including a pair of electrode plates, and further includes detection by each detection unit. Since two electric circuits for controlling the operation are provided, the size of the fuel property detecting device is increased, and the electric circuit for controlling the fuel property detecting device is complicated.
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、ガソリン重質度およびガソリンに含まれるアルコール濃度の両方を精度良く検出可能且つ小型化、部品点数低減できる燃料性状検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel property detection device that can accurately detect both the gasoline heavyness and the alcohol concentration contained in gasoline, can be downsized, and can reduce the number of parts. Is to provide.
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置は、一部が燃料に密着するように配置された透光性材質からなる導光体と、導光体に光を入射可能に配置された光源と、導光体内を進行する光源から発せられた光である測定光を受光可能に配置された受光装置とを備え、測定光を受光して受光装置から出力される検出信号に基づき燃料の性状を検出する燃料性状検出装置であって、導光体は、測定光が導光体内から燃料中へ出射する面である出射面と、該出射面と対向し且つ出射面から出射し燃料中を透過した測定光が導光体へ入射する面である入射面と、該入射面から入射した測定光を受光装置へ向けて反射する面である反射面と、を備え、出射面および入射面に挟まれた空間内には燃料が充満され且つ反射面は燃料と密着していることを特徴としている。
The fuel property detection device according to
上述した構成によれば、光源から出射された測定光は、導光体の出射面から燃料中へ出射し、燃料中を透過した後再び入射面から導光体内に入射する。そして、導光体と燃料との界面となっている反射面で反射して受光装置に入射することになる。 According to the configuration described above, the measurement light emitted from the light source exits from the exit surface of the light guide into the fuel, passes through the fuel, and then enters the light guide again from the entrance surface. Then, the light is reflected by the reflecting surface serving as the interface between the light guide and the fuel and enters the light receiving device.
ここで、本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置による、燃料性状検出原理、すなわち、ガソリンの重質度およびガソリンに含まれるアルコール濃度の検出原理について説明する。
Here, the fuel property detection principle by the fuel property detection device according to
先ず、ガソリンの重質度の検出原理について説明する。導光体内を進行する測定光が燃料と密着している反射面に入射した際、測定光のうち、反射面への入射角が導光体の全反射角以上の光は反射面で全反射して導光体内を進行して受光装置に入射する。一方、反射面への入射角が全反射角未満である光は、反射面から燃料中に出射して行き受光装置には入射しない。導光体の全反射角θの大きさは、導光体の屈折率N1と反射面に接している媒質であるガソリンの屈折率N2との比によって決まる。すなわち、全反射角θAの大きさは、次式(1)で表される。 First, the principle of detecting the gasoline severity will be described. When the measurement light traveling in the light guide is incident on the reflective surface that is in close contact with the fuel, light that is incident on the reflective surface that is greater than the total reflection angle of the light guide is totally reflected on the reflective surface. Then, the light travels through the light guide and enters the light receiving device. On the other hand, light whose incident angle to the reflecting surface is less than the total reflection angle is emitted from the reflecting surface into the fuel and does not enter the light receiving device. The total reflection angle θ of the light guide is determined by the ratio between the refractive index N1 of the light guide and the refractive index N2 of gasoline, which is a medium in contact with the reflecting surface. That is, the magnitude of the total reflection angle θA is expressed by the following equation (1).
sinθA=N2/N1・・・(1)
さらに、ガソリンの重質度と屈折率と間には、重質度が大きいほど屈折率が大きいという関係がある。したがって、この関係と(1)式とから、導光体の反射面における全反射角は、ガソリンの重質度が高い場合ほど大きくなることがわかる。
sin θA = N2 / N1 (1)
Furthermore, there is a relationship between the degree of gasoline and the refractive index that the higher the degree of weight, the higher the refractive index. Therefore, from this relationship and the equation (1), it can be seen that the total reflection angle on the reflection surface of the light guide increases as the gasoline is heavier.
上述したように、測定光のうち、反射面への入射角が導光体の全反射角以上の光のみが反射面で全反射して導光体内を進行して受光装置に入射する。すなわち、受光装置に入射する測定光の入射角は或る角度範囲となる。言い換えると、受光装置の受光量域における測定光が入射する部分である入射領域はある範囲に限られることになる。そして、反射面に密着しているガソリンの重質度が変化して反射面における全反射角が変わると、それにともなって、受光装置の受光量域における測定光の入射領域が変化する。本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置が備える受光装置は、その受光領域における照度分布を検出可能である。したがって、受光装置からの検出信号、すなわち、受光領域における照度分布検出信号に基づいて、ガソリンの重質度を検出することができる。
As described above, of the measurement light, only light whose incident angle to the reflecting surface is greater than or equal to the total reflection angle of the light guide is totally reflected by the reflecting surface, travels through the light guide, and enters the light receiving device. That is, the incident angle of the measurement light incident on the light receiving device is in a certain angle range. In other words, the incident area that is the part where the measurement light is incident in the light receiving amount area of the light receiving device is limited to a certain range. Then, when the degree of gasoline that is in close contact with the reflecting surface changes and the total reflection angle on the reflecting surface changes, the incident region of the measurement light in the light receiving amount region of the light receiving device changes accordingly. The light receiving device provided in the fuel property detecting device according to
次に、ガソリンに含まれるアルコール濃度の検出原理について説明する。 Next, the detection principle of the alcohol concentration contained in gasoline will be described.
アルコール中のOH基は、特定の波長域の光、詳しくは赤外波長域の光を吸収する作用がある。このため、光源から発せられた光がアルコール中を透過すると、アルコール中透過後の光量は、光源から発せられた光量に対して減少することになる。一方、光源から発せられた光がガソリン中を透過する場合、光の吸収がほとんど無いため、透過後の光量減少は無い。したがって、ガソリンおよびアルコールの混合液体中に光源からの光を透過させた場合の透過光量は、ガソリン100%、つまりアルコール濃度が0%のときに最大値となり、ガソリン中に含まれるアルコール濃度が増大するに連れて減少して行くことになる。また、光源が発する光量は、光源の発光特性や駆動電流条件等から予め求めることができる。したがって、導光体の出射面および入射面に挟まれた空間内に充満しているガソリンおよびアルコールの混合液体中に光源からの光を透過させ、透過後の光量を測定すれば、混合液体中のアルコール濃度を検出することができる。 The OH group in the alcohol has an action of absorbing light in a specific wavelength region, specifically, light in the infrared wavelength region. For this reason, when the light emitted from the light source passes through the alcohol, the amount of light after passing through the alcohol decreases with respect to the amount of light emitted from the light source. On the other hand, when the light emitted from the light source passes through gasoline, there is almost no light absorption, so there is no decrease in the amount of light after transmission. Therefore, the amount of transmitted light when light from a light source is transmitted through a liquid mixture of gasoline and alcohol reaches a maximum value when the gasoline concentration is 100%, that is, the alcohol concentration is 0%, and the alcohol concentration contained in the gasoline increases. As you do it will decrease. The amount of light emitted from the light source can be obtained in advance from the light emission characteristics of the light source, the drive current conditions, and the like. Therefore, if the light from the light source is transmitted through the mixed liquid of gasoline and alcohol filled in the space sandwiched between the exit surface and the entrance surface of the light guide and the amount of light after transmission is measured, The alcohol concentration of can be detected.
本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置が備える受光装置は、その受光領域における全受光量を検出可能である。この受光装置により検出される受光量は、光源が発する発光量から、導光体の出射面および入射面に挟まれた空間内に充満している燃料中を透過した際に燃料中に含まれるアルコールにより吸収された光量、および燃料に密着している反射面への入射角が全反射角より小さいため燃料中へ出射した光量を減じた光量となる。ガソリンの重質度に対応した受光装置の受光領域における照度分布検出信号は、重質度が一定であれば、受光領域における受光量の変化とは係り無く一定である。したがって、ガソリン中のアルコール濃度はさておき、受光領域における照度分布検出信号に基づいてガソリンの重質度を検出することができる。次に、ガソリン中のアルコール濃度については、種々のガソリンの重質度に対して、受光装置の受光領域における全受光量とアルコール濃度との関係を予め測定してデータとして用意しておき、そのデータを参照して求めることができる。すなわち、先ず、受光装置からの照度分布検出信号に基づいてガソリンの重質度を検出し、続いて検出された重質度のガソリンとアルコールとの混合液体における受光装置の受光領域における全受光量とアルコール濃度との関係を示すデータおよび受光装置における全受光量検出信号に基づいてアルコール濃度を検出することができる。
The light receiving device included in the fuel property detecting device according to
従来の燃料性状検出装置では、ガソリンの重質度検出用、およびガソリン中のアルコール濃度検出用の2つの検出手段を備えており、体格が大型化するとともに、2系統の信号処理を行わなければならないため、燃料性状検出装置を制御する電気回路が複雑なものになっていた。 The conventional fuel property detection device is provided with two detection means for detecting the severity of gasoline and for detecting the alcohol concentration in the gasoline. Therefore, the electric circuit for controlling the fuel property detecting device has been complicated.
これに対して、本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置によれば、以上説明したように、ガソリンの重質度とガソリン中のアルコール濃度との2つの情報を、一つの検出手段を用いて、すなわち、一つの光源および一つの受光装置を用いて同時に測定することができる。したがって、ガソリン重質度およびガソリンに含まれるアルコール濃度の両方を精度良く検出可能且つ小型化、部品点数低減できる燃料性状検出装置を提供することができる。 On the other hand, according to the fuel property detection device of the first aspect of the present invention, as described above, two pieces of information on the gasoline severity and the alcohol concentration in the gasoline are detected by one detection means. That is, it can measure simultaneously using one light source and one light receiving device. Therefore, it is possible to provide a fuel property detection device capable of accurately detecting both the gasoline heavyness and the alcohol concentration contained in the gasoline, miniaturizing, and reducing the number of parts.
ここで、本発明の請求項2に記載の燃料性状検出装置のように、測定光は、光源から発せられ導光体に入射した後に出射面と入射面間で燃料中を透過し、その後に反射面で全反射して受光装置へ入射し、受光装置はその受光領域における全受光量および照度分布を検出可能であり、受光装置は反射面で反射した測定光が入射可能であるように配置されている構成とすれば、先ず受光量域における照度分布に基づいてガソリンの重質度を正確に検出し、続いて受光量域における全受光量と検出したガソリン重質度とに基づいてアルコール濃度を正確に検出することができる。
Here, as in the fuel property detection device according to
本発明の請求項3に記載の燃料性状検出装置は、受光装置はPSD(Psition Sensitive Detector、位置検出素子)であることを特徴としている。
The fuel property detection device according to
PSDは、検出領域の照度分布を高精度で検出可能であるとともに、大きさや特性の種類が豊富である。したがって、コスト上昇を抑制しつつ、検出精度の高い燃料性状検出装置を提供することができる。 The PSD can detect the illuminance distribution in the detection region with high accuracy and has a wide variety of sizes and characteristics. Therefore, it is possible to provide a fuel property detection device with high detection accuracy while suppressing an increase in cost.
本発明の請求項4に記載の燃料性状検出装置は、受光装置はフォトトランジスタあるいはフォトダイオードを複数個直線上に互いに隣接して配列して形成されることを特徴としている。
The fuel property detecting device according to
上述の構成において、受光装置の受光領域は複数個のフォトトランジスタあるいはフォトダイオードにより構成される。この場合、受光装置が備える各フォトトランジスタあるいはフォトダイオードの検出信号に基づいて、受光量域における照度分布を高精度で検出することができる。したがって、本発明の請求項4に記載の燃料性状検出装置によっても、ガソリン重質度とアルコール濃度の両方を精度良く検出可能且つ小型化、部品点数低減できる燃料性状検出装置を提供することができる。
In the above-described configuration, the light receiving region of the light receiving device includes a plurality of phototransistors or photodiodes. In this case, the illuminance distribution in the received light amount region can be detected with high accuracy based on the detection signal of each phototransistor or photodiode provided in the light receiving device. Therefore, the fuel property detection device according to
本発明の請求項5に記載の燃料性状検出装置は、光源は発光ダイオードであることを特徴としている。
The fuel property detection apparatus according to
発光ダイオードは、その発光波長域の種類が豊富且つ長寿命である。したがって、燃料中に含まれる濃度検出対象成分に対して最適な発光ダイオード、すなわち、その検出対象成分が選択的に吸収する波長域光を発する発光ダイオードを容易に選定することができる。これにより、燃料中に含まれる検出対象成分の濃度を高精度で検出可能な燃料性状検出装置を提供することができる。 Light emitting diodes have a wide variety of emission wavelength ranges and have a long lifetime. Therefore, it is possible to easily select a light emitting diode that is optimal for the concentration detection target component contained in the fuel, that is, a light emitting diode that emits light in a wavelength region that is selectively absorbed by the detection target component. Thereby, the fuel property detection apparatus which can detect the density | concentration of the detection target component contained in a fuel with high precision can be provided.
本発明の請求項6に記載の燃料性状検出装置は、燃料は異なる燃料の混合液体であり測定光の波長範囲は近赤外線域であることを特徴としている。
The fuel property detection apparatus according to
異なる燃料の混合液体として、たとえばガソリンとアルコールの混合液体を考える。アルコールは近赤外域の波長範囲の光を選択的に吸収するのに対して、ガソリンは当該波長範囲の光を完全に透過させる。したがって、燃料がガソリンとアルコールの混合液体からなる場合、測定光として波長範囲が近赤外線域である光を適用すれば、アルコール濃度を高精度で検出することができる。 As a mixed liquid of different fuels, for example, a mixed liquid of gasoline and alcohol is considered. Alcohol selectively absorbs light in the near infrared wavelength range, whereas gasoline completely transmits light in that wavelength range. Therefore, when the fuel is a mixed liquid of gasoline and alcohol, the alcohol concentration can be detected with high accuracy by applying light having a wavelength range in the near infrared region as measurement light.
本発明の請求項7に記載の燃料性状検出装置は、燃料の屈折率と反射面における反射率との関係のデータを第1マップとして予め記憶している記憶手段を有する演算手段を備え、演算手段は、受光装置から出力される検出信号と第1マップとに基づいて燃料の屈折率および燃料の透過率を算出することを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a fuel property detection apparatus comprising a calculation means having a storage means for previously storing, as a first map, data on the relationship between the refractive index of the fuel and the reflectance at the reflecting surface. The means is characterized in that the refractive index of the fuel and the transmittance of the fuel are calculated based on the detection signal output from the light receiving device and the first map.
光源から出射した測定光は、途中で燃料中を透過した後に導光体の反射面に入射し、そこで反射して受光装置に至る。この構成において、受光装置に入射する測定光量は、光源からの出射光量から燃料透過中に燃料により吸収された光量および反射面で燃料中に出射した光量を減じたものになる。 The measurement light emitted from the light source passes through the fuel on the way and then enters the reflection surface of the light guide, where it is reflected and reaches the light receiving device. In this configuration, the measurement light quantity incident on the light receiving device is obtained by subtracting the light quantity emitted from the light source from the light quantity absorbed by the fuel during fuel permeation and the light quantity emitted into the fuel from the reflecting surface.
測定光が反射面に入射した際の全反射角度は燃料の屈折率により決まり、燃料の屈折率が変化すると全反射角度もそれに応じて変化し、反射面から燃料中に出射する光量が変化する。言い換えると、反射面で全反射して受光装置へ向かって進行する光量が変化する。それによって、受光装置の受光量および受光装置における受光量の照度分布が変化する。 The total reflection angle when the measurement light is incident on the reflecting surface is determined by the refractive index of the fuel. When the refractive index of the fuel changes, the total reflection angle also changes accordingly, and the amount of light emitted from the reflecting surface into the fuel changes. . In other words, the amount of light that travels toward the light receiving device after being totally reflected by the reflecting surface changes. As a result, the amount of light received by the light receiving device and the illuminance distribution of the amount of light received by the light receiving device change.
燃料の屈折率が一定で、燃料の透過率のみが変化した場合、受光装置の受光量は変化するが、受光装置への入射光の照度分布は変わらない。したがって、受光装置への入射光の照度分布に基づいて、燃料の屈折率を算出することができる。算出した屈折率を第1マップで参照すれば、導光体の反射面における反射率が求められる。この反射率と受光装置の受光量とに基づいて反射面への入射光量、つまり燃料透過後の測定光量が算出される。この燃料透過後の測定光量と燃料透過前の測定光量、すなわち光源が発する光量とに基づいて、燃料の透過率を算出することができる。燃料透過前の測定光量は、光源の発光特性や駆動電流条件等から予め求めることができる。したがって、演算手段により算出された反射面への入射光量と光源が発する光量とに基づいて、燃料の透過率を算出することができる。以上のようにして算出された屈折率に基づきガソリンの重質度が、透過率に基づきアルコール濃度がそれぞれ算出できる。したがって、ガソリン重質度およびガソリンに含まれるアルコール濃度の両方を精度良く検出可能且つ小型化、部品点数低減できる燃料性状検出装置を提供することができる。 When the refractive index of the fuel is constant and only the fuel transmittance changes, the amount of light received by the light receiving device changes, but the illuminance distribution of incident light to the light receiving device does not change. Therefore, the refractive index of the fuel can be calculated based on the illuminance distribution of the incident light to the light receiving device. If the calculated refractive index is referred to in the first map, the reflectance at the reflecting surface of the light guide is obtained. Based on this reflectance and the amount of light received by the light receiving device, the amount of light incident on the reflecting surface, that is, the amount of light measured after passing through the fuel is calculated. The fuel transmittance can be calculated based on the measured light quantity after fuel permeation and the measured light quantity before fuel permeation, that is, the light quantity emitted from the light source. The measured light quantity before fuel permeation can be obtained in advance from the light emission characteristics of the light source, the drive current conditions, and the like. Accordingly, the fuel transmittance can be calculated based on the amount of light incident on the reflecting surface calculated by the calculation means and the amount of light emitted from the light source. Based on the refractive index calculated as described above, the gasoline heavyness can be calculated, and the alcohol concentration can be calculated based on the transmittance. Therefore, it is possible to provide a fuel property detection device capable of accurately detecting both the gasoline heavyness and the alcohol concentration contained in the gasoline, miniaturizing, and reducing the number of parts.
この場合、本発明の請求項8に記載の燃料性状検出装置のように、演算手段は、受光装置からの検出信号に基づき燃料の屈折率を算出する屈折率算出手段と、屈折率算出手段により算出された屈折率と第1マップとに基づき反射面における反射率を算出する反射率算出手段と、反射率算出手段により算出された反射率と受光装置と検出信号および光源からの出射光量とに基づき燃料の透過率を算出する透過率算出手段と、を備える構成とすれば、演算手段により、燃料の屈折率および透過率を確実且つ正確に算出することができる。
In this case, as in the fuel property detecting device according to
本発明の請求項9に記載の燃料性状検出装置は、燃料の屈折率と燃料の透過率が既知であるときにおける受光装置の全受光量との関係のデータを第2マップとして予め記憶している記憶手段を有する演算手段を備え、演算手段は、受光装置から出力される検出信号と第2マップとに基づいて燃料の屈折率および燃料の透過率を算出することを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a fuel property detection device that stores in advance, as a second map, data relating to the total amount of light received by the light receiving device when the refractive index of the fuel and the transmittance of the fuel are known. The calculation means includes a storage means, and the calculation means calculates the refractive index of the fuel and the transmittance of the fuel based on the detection signal output from the light receiving device and the second map.
光源から出射した測定光は、途中で燃料中を透過した後に導光体の反射面に入射し、そこで反射して受光装置に至る。この構成において、受光装置に入射する測定光量は、光源からの出射光量から燃料透過中に燃料により吸収された光量および反射面で燃料中に出射した光量を減じたものになる。 The measurement light emitted from the light source passes through the fuel on the way and then enters the reflection surface of the light guide, where it is reflected and reaches the light receiving device. In this configuration, the measurement light quantity incident on the light receiving device is obtained by subtracting the light quantity emitted from the light source from the light quantity absorbed by the fuel during fuel permeation and the light quantity emitted into the fuel from the reflecting surface.
測定光が反射面に入射した際の全反射角度は燃料の屈折率により決まり、燃料の屈折率が変化すると全反射角度もそれに応じて変化し、反射面から燃料中に出射する光量が変化する。言い換えると、反射面で全反射して受光装置へ向かって進行する光量が変化する。それによって、受光装置の受光量および受光装置における受光量の照度分布が変化する。 The total reflection angle when the measurement light is incident on the reflecting surface is determined by the refractive index of the fuel. When the refractive index of the fuel changes, the total reflection angle also changes accordingly, and the amount of light emitted from the reflecting surface into the fuel changes. . In other words, the amount of light that travels toward the light receiving device after being totally reflected by the reflecting surface changes. As a result, the amount of light received by the light receiving device and the illuminance distribution of the amount of light received by the light receiving device change.
燃料の屈折率が一定で、燃料の透過率のみが変化した場合、受光装置の受光量は変化するが、受光装置への入射光の照度分布は変わらない。したがって、受光装置への入射光の照度分布に基づいて、燃料の屈折率を算出することができる。 When the refractive index of the fuel is constant and only the fuel transmittance changes, the amount of light received by the light receiving device changes, but the illuminance distribution of incident light to the light receiving device does not change. Therefore, the refractive index of the fuel can be calculated based on the illuminance distribution of the incident light to the light receiving device.
また、燃料の屈折率が一定の場合、受光装置への入射光量は、燃料透過時において燃料により吸収された光量、つまり被吸収光量によってのみ変動する。言い換えると、燃料の透過率によってのみ変動する。したがって、燃料の屈折率が一定の場合の受光装置への入射光量は、燃料の透過率が100%のときに最大となり、燃料の透過率が100%から低下するにしたがって減少していく。すなわち、実際に受光装置が受光した光量と、受光装置への入射光の照度分布に基づき算出された屈折率における燃料の透過率が既知のときの受光装置への入射光量との比をとれば、燃料の透過率を算出することができる。 In addition, when the refractive index of the fuel is constant, the amount of light incident on the light receiving device varies only depending on the amount of light absorbed by the fuel during fuel permeation, that is, the amount of absorbed light. In other words, it fluctuates only with the fuel permeability. Therefore, the amount of light incident on the light receiving device when the refractive index of the fuel is constant becomes maximum when the fuel transmittance is 100%, and decreases as the fuel transmittance decreases from 100%. That is, if the ratio between the amount of light actually received by the light receiving device and the amount of light incident on the light receiving device when the fuel transmittance at a refractive index calculated based on the illuminance distribution of incident light to the light receiving device is known, The fuel permeability can be calculated.
以上のようにして算出された屈折率に基づきガソリンの重質度が、透過率に基づきアルコール濃度がそれぞれ算出できる。したがって、ガソリン重質度およびガソリンに含まれるアルコール濃度の両方を精度良く検出可能且つ小型化、部品点数低減できる燃料性状検出装置を提供することができる。 Based on the refractive index calculated as described above, the gasoline heavyness can be calculated, and the alcohol concentration can be calculated based on the transmittance. Therefore, it is possible to provide a fuel property detection device capable of accurately detecting both the gasoline heavyness and the alcohol concentration contained in the gasoline, miniaturizing, and reducing the number of parts.
この場合、本発明の請求項10に記載の燃料性状検出装置のように、演算手段は、受光装置からの検出信号に基づき燃料の屈折率を算出する屈折率算出手段と、屈折率算出手段により算出された屈折率と第2マップと受光装置からの検出信号に基づき燃料の透過率を算出する透過率算出手段と、を備える構成とすれば、演算手段により、燃料の屈折率および透過率を確実且つ正確に算出することができる。 In this case, as in the fuel property detection device according to claim 10 of the present invention, the calculation means includes a refractive index calculation means for calculating the refractive index of the fuel based on the detection signal from the light receiving device, and a refractive index calculation means. If the configuration includes the calculated refractive index, the second map, and the transmittance calculating means for calculating the fuel transmittance based on the detection signal from the light receiving device, the calculating means calculates the refractive index and the transmittance of the fuel. It can be calculated reliably and accurately.
以下、本発明に係る燃料性状検出装置の実施の形態について、自動車に搭載される燃料性状センサ1に適用した場合を例に、図を参照して説明する。
Hereinafter, an embodiment of a fuel property detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a case where the fuel property detection device is applied to a
燃料性状センサ1は、図1に示すように、燃料タンク(図示せず)内の燃料をエンジン(図示せず)へ供給する燃料配管100に取り付けられている。すなわち、燃料配管100に設けられたボス部100aにガスケット101を介して螺子締結により固定されている。燃料配管100中を燃料Fが流れると、燃料性状センサ1内にも燃料Fが流入する。
As shown in FIG. 1, the
ここで、燃料Fについて説明する。燃料Fとしてはガソリンとアルコールであるエタノールの混合液が用いられている。燃料Fは、ガソリンの重質成分(たとえば、アロマ、オレフィン等)の含有割合(以降、重質度と表す)のばらつきが大きく、且つ含まれるエタノール濃度も変動している。このため、上述したように成分割合が広範に変動する燃料Fを用いながら、エンジン(図示せず)を常に適正な状態、たとえば所望のトルクを発生しつつ排出ガス中の有害成分量が最小となるような状態で運転するためには、何らかの手段により燃料性状、すなわちガソリンの重質度、およびガソリンに含まれるエタノール濃度を検出し、それに基づいて燃料噴射量、噴射時期等を適切に制御する必要がある。燃料性状センサ1は、このような目的で用いられている。
Here, the fuel F will be described. As the fuel F, a mixture of gasoline and ethanol which is alcohol is used. The fuel F has a large variation in the content of heavy components (for example, aroma, olefin, etc.) of gasoline (hereinafter referred to as “heavyness”), and the concentration of ethanol contained also varies. For this reason, while using the fuel F whose component ratio varies widely as described above, the engine (not shown) is always in an appropriate state, for example, a desired torque is generated and the amount of harmful components in the exhaust gas is minimized. In order to operate in such a state, the fuel properties, that is, the gasoline heavyness and the ethanol concentration contained in the gasoline are detected by some means, and the fuel injection amount, the injection timing, etc. are appropriately controlled based on the detected fuel properties. There is a need. The
以下に、本発明に係る燃料性状センサ1の構成について説明する。
Below, the structure of the
燃料性状センサ1は、大きくは、一部が燃料F中に浸漬されるように配置された導光体4、導光体4内に光を入射可能に配置された発光ダイオード2、導光体4内を進行する発光ダイオード2からの光を入射可能に配置されたPSD(Position Sensitive Detector、位置検出素子)3、これらの部品を収容保持するハウジング7等から構成されている。
The
導光体4は、透光性材質であるガラスから略ブロック状に形成されている。導光体4は、導光体4内に入射した発光ダイオード2から発せられた光である測定光が燃料F中に出射する面である出射面41、出射面41から出射し燃料F中を透過した測定光が再び導光体4内へ入射する面である入射面42、入射面42から導光体4内へ入射した測定光をPSDへ向けて反射する面である反射面43を備えている。出射面41および入射面42は、図1に示すように、互いに対向し且つ平行に形成されている。すなわち、出射面41および入射面42は、導光体4に凹部Sを設けることにより、その凹部Sを構成する壁面として形成されている。そして、燃料性状センサ1が燃料配管100に取り付けられた状態において、凹部S内は燃料Fで満たされると同時に反射面43には燃料が密着する。
The
光源である発光ダイオード2は、その発する光の中心波長が1600nm近傍のものが用いられている。これは、波長が1600nm近傍である光は、ガソリンに吸収されないため、ガソリン中を透過する際の透過率がほぼ100%近いのに対して、エタノールには吸収されるため、エタノール中を透過する際の透過率が低いことによる。このような波長の光を測定光とした場合、燃料Fの組成がガソリン100%であるときに、燃料F中における測定光の透過率が最大、つまり燃料Fを透過した測定光の光量が最大となり、燃料F中に含まれるエタノール濃度が増大するに連れて燃料F中における測定光の透過率が減少、つまり燃料Fを透過した測定光の光量が減少する。ガソリンとエタノールの混合液体におけるエタノール濃度を検出する用途に対しては、ガソリン中の透過率がほぼ100%且つエタノール中の透過率ができるだけ低いような波長光が適している。発光ダイオード2は、その発光面を導光体4に密着させて配置されている。これにより、発光ダイオード2が発する光を100%導光体4内に入射させることができ、測定光の光量を多くして、燃料性状検出精度を高めることができる。発光ダイオード2からは放射状に光が発せられるが、輝度が最大である光の進路が光軸Pである。本発明の一実施形態による燃料性状センサ1において、発光ダイオード2は、発光ダイオード2の光軸Pと導光体4の出射面41および入射面42とが直交するようにして設置されている。これにより、測定光が出射面41および入射面42を通過する際の漏光損失を最小にできる。
As the light-emitting
受光装置であるPSD3としては、一次元PSDが用いられている。PSD3は、図2に示すように、帯状の検出面31を備えている。ここで、PSD3の構造および光検出作動について説明する。PSDは、図3に示すように、PIN型フォトダイオードと同様の構造をしており、P層32が検出面を形成している。P層32の両端に一対の出力電極33、34が形成されている。N層35には共通電極36が形成されている。また、P層32とN層35との間には、I層(Intrinsic semiconductor層)37が設けられている。PSD3の検出面31に、図3に示すように、スポット光Sが入射すると、入射位置には光量に比例した電荷が発生し、この電荷は光電流としてP層32に到達し、各出力電極33、34までの距離に逆比例して分割され、出力電極33、34から取り出される。出力電極33の出力電流I33、出力電極34の出力電流I34を測定することにより、スポット光Sの入射位置、すなわち、出力電極33あるいは出力電極34から入射位置までの距離を算出できる。また、出力電流I33と出力電流I34との和である全光電流I0に基づいて、検出面31へ入射する全光量を算出できる。検出面31に入射する光がスポット光Sではなく、検出面31の或る範囲に亘って入射する場合は、出力電流I33および出力電流I34に基づいて算出される入射位置は、入射光量の重心位置に相当する。
One-dimensional PSD is used as PSD3 which is a light receiving device. As shown in FIG. 2, the
以上説明した、導光体4、発光ダイオード2、PSD3は、図1に示すように、ホルダ5を介して一体的に保持固定されている。ホルダ5は、たとえば樹脂材料等から形成されている。ホルダ5には、回路基板6が取り付けられている。回路基板6には、発光ダイオード2の点灯駆動制御、PSD3からの検出信号処理および入光位置算出処理等を行う電気回路(図示せず)が形成されている。
The
導光体4、発光ダイオード2およびPSD3を一体的に保持固定しているホルダ5、および回路基板6は、図1に示すように、ハウジング7内に収容固定されている。ハウジング7は、たとえば金属材料等から形成されている。ハウジング7には、その一端に開口するとともに導光体4に臨む連絡孔71が設けられている。ハウジング7には、連絡孔71と反対側端部には、図1に示すように、カバー8が装着されている。カバー8は、ハウジング7内の、導光体4、発光ダイオード2、PSD3および回路基板6を気密的に保護している。カバー8には、図示しない電気コネクタが設けられるとともに、この図示しない電気コネクタは回路基板6に電気的に接続されている。この図示しない電気コネクタに外部の電気配線が接続されることにより、燃料性状センサ1が外部の電気回路に接続される。
As shown in FIG. 1, the
燃料性状センサ1は、ハウジング7を介して燃料配管100に取り付けられている。すなわち、燃料性状センサ1は、図1に示すように、ガスケット101を介して燃料通路100のボス部100aに螺子締めにより固定されている。燃料性状センサ1が燃料配管100に固定されると、燃料配管100中の燃料Fは、連絡孔71を介して導光体3へ至り、導光体4が燃料F中に浸漬される。つまり、導光体3の凹部S内に燃料Fが充満し且つ反射面43に燃料Fが密着する。
The
次に、以上説明したように構成された本発明の一実施形態による燃料性状センサ1の作動、つまり燃料性状検出作動について説明する。
Next, the operation of the
本発明の一実施形態による燃料性状センサ1においては、発光ダイオード2から発せられた光、すなわち測定光は、図1中において矢印で示すように進行してPSD3に入射する。すなわち、導光体4内を進行した後、出射面41から燃料F中へ出射して燃料F中を透過し、入射面42から再び導光体4内へ入射する。そして、導光体4内を進行し反射面43で反射して、PSD3の検出面31に入射する。
In the
測定光が、発光ダイオード2から発せられてPSD3で受光されるまでの経路において、先ず、燃料F中を透過した測定光が、反射面43で反射してPSD3に至る経路において、測定光が反射面43で反射する様子を考える。測定光が反射面43に入射する場合、測定光のうち、反射面43に対する入射角θが反射面43の全反射角以上である光は、反射面43で全反射してPSD3に入射する。一方、反射面43に対する入射角θが反射面43の全反射角未満である光は、反射面43から導光体4外、すなわち燃料F中へ出射して行く。
In the path from the measurement light emitted from the
導光体4と燃料Fとの界面である反射面43における全反射角θAは、導光体4と接触している媒質、すなわち燃料Fの屈折率によって定まる。燃料Fの屈折率が変化するとそれにともなって反射面43における全反射角θAも変化する。導光体4の屈折率をN1、ガソリンの屈折率をN2と表すと、全反射角θAの大きさは、次式(1)で表される。
The total reflection angle θA at the
sinθA=N2/N1・・・(1)
さらに、ガソリンの重質度とガソリンの屈折率N2と間には、重質度が大きいほど屈折率が大きいという関係がある。この関係と(1)式とから、導光体4の反射面43における全反射角θAは、ガソリンの重質度が高い場合ほど大きくなることがわかる。
sin θA = N2 / N1 (1)
Furthermore, there is a relationship between the gasoline heaviness and the gasoline refractive index N2 that the greater the heaviness, the greater the refractive index. From this relationship and the equation (1), it can be seen that the total reflection angle θA on the reflecting
このため、燃料Fにおいてガソリンの重質度が変化すると、反射面43における全反射角θAが変わる。それにともない、反射面43で反射してPSD3に向かう測定光のPSD3の検出面31における入射領域、入射光量が変化する。以下に、この現象について図4に基づいて説明する。
For this reason, when the severity of gasoline in the fuel F changes, the total reflection angle θA on the reflecting
測定光は、発光ダイオード2を中心として放射状に、詳しくは円錐状に発射されている。図4は、発光ダイオード2が発する光の光軸、すなわち輝度が最高である光の光路を含む断面を示している。また、図4中において、放射状の測定光の分布範囲の両端部を成す光路を一点鎖線で示している。ここで、ガソリンの重質度が減少して、全反射角が全反射角θA1から全反射角θA2に変化した場合を考える。なお、θA1>θA2である。図4中において、全反射角θA1の光路を光路Vで示し、全反射角θA2の光路を光路Wで示す。反射面43に入射した測定光のうち、反射面43に対する入射角が全反射角度θA以上の光がPSD3に入射する。したがって、PSD3の検出面31上における測定光の入射領域は、図4に示すように、全反射角θA1の場合は入射領域X、全反射角θA2の場合は入射領域Yとなる。ここで、入射領域Xにおける光量重心位置は光量重心位置Xg、入射領域Yにおける光量重心位置は光量重心位置Ygである。燃料性状センサ1においては、PSD3からの検出信号に基づいて、上述の光量重心位置Xg、光量重心位置Ygが算出される。これらの、光量重心位置Xg、Ygは、ガソリンの重質度と相関関係があるので、測定光受光したときのPSD3からの出力信号に基づいて測定光の光量重心位置を算出し、この光量重心位置と予め測定されているガソリンの重質度との関係を参照することにより、ガソリンの重質度を検出することができる。ところで、PSD3は、ガソリンの重質度の変動に対応して測定光の入射領域が変動しても、確実に測定光を受光可能であるように配置されている。すなわち、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1においては、PSD3として一次元PSDを用いるとともに、その検出範囲の広がり方向(長手方向)を、図4に示す断面図、つまり発光ダイオード2の光軸を含む断面に沿わせて配置している。
The measurement light is emitted radially around the
次に、発光ダイオード2から出射した測定光が、導光体4中から燃料F中を透過し再度導光体4中を進み反射面43に至る経路について考える。測定光が導光体4中を進行する場合、その光量損失はほとんどない。一方、燃料F中を透過すると、燃料Fに含まれるエタノールにより測定光が吸収され、測定光の光量が減少する。すなわち、燃料F中に含有されるエタノール濃度が高くなるほど、燃料F中を透過後の測定光の減少度合いが大きくなる。したがって、燃料F中を透過後の測定光の光量を測れば、それに基づいて、エタノール濃度を検出できる。しかし、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1においては、燃料F中を透過した測定光は、続いて、反射面43で反射する際にも一部の光が反射面43から外部へ出射するために光量が減少する。したがって、PSD3による受光量に基づいて、測定光の減少光量を算出しても、それは、エタノールに吸収された光量と反射面43から外部へ出射した光量との和であり、両者を分離して測定することができない。そこで、PSD3により検出された受光量とエタノール濃度との関係を、種々のガソリンの重質度毎に予め測定しておき、先ず、PSD3により検出された測定光の光量重心位置に基づいてガソリンの重質度を検出し、次に、検出されたガソリンの重質度におけるPSD3の受光量とエタノール濃度との関係のデータを参照して、エタノール濃度を算出している。
Next, consider a path through which the measurement light emitted from the
以上説明した、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1の構成によれば、一組の検出手段である発光ダイオード2とPSD3とを備え、PSD3の受光量、および燃料透過時の測定光減少度合いとアルコールの濃度との相関関係からエタノール濃度を検出し、PSD3における光量重心位置、およびガソリン重質度と全反射角との相関関係からガソリンの重質度を検出する構成とした。これにより、一組の検出手段である発光ダイオード2とPSD3とを用いて、燃料Fに関する2種類の性状データである、ガソリンの重質度およびエタノール濃度を高精度で検出することができる。
According to the configuration of the
従来の燃料性状検出装置では、ガソリンの重質度検出用、およびガソリン中のアルコール濃度検出用の2つの検出手段を備えているために、体格が大型化し、且つ2系統の信号処理を行わなければならないため、燃料性状検出装置を制御する電気回路が複雑なものとなっていた。 Since the conventional fuel property detection device is provided with two detection means for detecting the severity of gasoline and for detecting the alcohol concentration in gasoline, the body size is increased and signal processing of two systems must be performed. Therefore, the electric circuit for controlling the fuel property detecting device is complicated.
これに対して、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1によれば、ガソリンの重質度とガソリン中のアルコール濃度との2つの情報を、一組の検出手段である発光ダイオード2とPSD3を用いて同時に測定することができる。したがって、ガソリン重質度およびガソリンに含まれるアルコール濃度の両方を精度良く検出可能且つ小型化、部品点数低減できる燃料性状センサ1を実現することができる。
On the other hand, according to the
次に、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1の変形例による燃料性状検出作動について説明する。この変形例においては、回路基板6に、発光ダイオード2の点灯駆動制御、PSD3からの検出信号処理および入光位置算出処理等を行う電気回路としてマイクロコンピュータ9が、図5に示すように、回路基盤6に実装されている。
Next, the fuel property detection operation according to a modification of the
マイクロコンピュータ9は、図6のブロック図に示すように、演算手段91を備えている。演算手段91には、図6に示すように、発光ダイオード2がその駆動電流を検出可能に、PSD3がその検出信号を入力可能に、それぞれ接続されている。演出手段91は、記憶領域92を有している。記憶領域92には、第1マップとしてのデータ、つまり、燃料Fの屈折率と反射面43における反射率との関係のデータが予め記憶されている。
As shown in the block diagram of FIG. 6, the
以下に、演算手段91において実行される燃料性状検出処理について、図7のフローチャートに基づいて説明する。 Below, the fuel property detection process performed in the calculating means 91 is demonstrated based on the flowchart of FIG.
運転者の操作により、自動車100のイグニッションスイッチ(スイッチ)がONされると燃料性状センサ1が作動を開始し、マイクロコンピュータ9の演算手段91が燃料性状検出処理を開始する。演算手段91は、先ずステップ201の初期化を実施する。
When the ignition switch (switch) of the
続いて演算手段91は、ステップ202で、PSD3の受光量測定および照度分布(受光重心)測定を行う。
Subsequently, in
次に、演算手段91は、ステップ203において、ステップ202で測定されたPSD3における受光重心位置に基づいて、燃料の屈折率を算出する。
Next, in
続いて、演算手段91は、ステップ204において、ステップ203で算出された燃料の屈折率と、記憶領域92に記憶されている第1マップ、つまり、燃料Fの屈折率と反射面43における反射率との関係のデータとに基づいて、導光体4の反射面43の反射率を算出する。
Subsequently, in
次に、演算手段91は、ステップ205において、ステップ204で算出された導光体4の反射面43の反射率、およびステップ202で測定されたPSD3の受光量に基づいて、反射面43への入射光量、つまり燃料Fを透過した後の光量を算出する。
Next, in
続いて、演算手段91は、ステップ206において、発光ダイオード2の駆動電流に基づいて、発光ダイオード2から発せられた光量、つまり燃料Fを透過する前の光量を算出する。
Subsequently, in
次に、演算手段91は、ステップ207において、ステップ205で算出された燃料Fを透過した後の光量、およびステップ206で算出された燃料Fを透過する前の光量に基づいて、燃料Fの透過率を算出する。
Next, the calculation means 91 transmits the fuel F in
続いて、演算手段91は、ステップ208において、ステップ203で算出された燃料Fの屈折率に基づいて、燃料Fの重質度、つまりガソリンの重質度を判定する。
Subsequently, in
次に、演算手段91は、ステップ209において、ステップ207で算出された燃料Fの透過率に基づいて、燃料Fのエタノール濃度を判定する。
Next, in
以上説明した処理により、燃料Fの性状を判定することができる。 The properties of the fuel F can be determined by the processing described above.
次に、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1の他の変形例による燃料性状検出作動について説明する。他の変形例は、上述した変形例と同様に、発光ダイオード2の点灯駆動制御、PSD3からの検出信号処理および入光位置算出処理等を行う電気回路としてマイクロコンピュータ9を備えている。他の変形例においては、演算手段91の記憶手段92に記憶されているデータおよび演算手段91において実行される燃料性状検出処理方法が、上述した変形例の場合と異なっている。他の変形例においては、演算手段91の記憶領域92には、第2マップとしてのデータ、つまり、燃料Fの屈折率と燃料Fの透過率が100%であるときにおけるPSD3の全受光量との関係のデータが予め記憶されている。
Next, a fuel property detection operation according to another modification of the
以下に、演算手段91において実行される燃料性状検出処理について、図8のフローチャートに基づいて説明する。 Below, the fuel property detection process performed in the calculating means 91 is demonstrated based on the flowchart of FIG.
運転者の操作により、自動車100のイグニッションスイッチ(スイッチ)がONされると燃料性状センサ1が作動を開始し、マイクロコンピュータ9の演算手段91が燃料性状検出処理を開始する。演算手段91は、先ずステップ211の初期化を実施する。
When the ignition switch (switch) of the
続いて演算手段91は、ステップ212で、PSD3の受光量測定および照度分布(受光重心)測定を行う。
Subsequently, in
次に、演算手段91は、ステップ213において、ステップ212で測定されたPSD3の受光重心位置に基づいて、燃料の屈折率を算出する。
Next, in
続いて、演算手段91は、ステップ214において、ステップ213で算出された屈折率と、記憶領域92に記憶されている第2マップ、つまり、燃料Fの屈折率と燃料Fの透過率が100%であるときにおけるPSD3の全受光量との関係のデータとに基づいて、燃料Fの透過率が100%であるときにおけるPSD3の全受光量を算出する。
Subsequently, in
ここで、燃料Fの透過率が100%であるときにおけるPSD3の全受光量とは、すなわち、発光ダイオード2から発せられた光がPSD3に至る光路途中に燃料Fが無い場合におけるPSD3の全受光量であり、燃料Fの透過率算出処理において、基準光量として用いられるものである。
Here, the total amount of light received by the
次に、演算手段91は、ステップ215において、ステップ212で測定されたPSD3における受光量と、ステップ214で算出された燃料Fの透過率が100%であるときにおけるPSD3の全受光量である基準光量に基づいて、燃料Fの透過率を算出する。
Next, in
続いて、演算手段91は、ステップ216において、ステップ213で算出された燃料Fの屈折率に基づいて、燃料Fの重質度、つまりガソリンの重質度を判定する。
Subsequently, in
次に、演算手段91は、ステップ217において、ステップ215で算出された燃料Fの透過率に基づいて、燃料Fのエタノール濃度を判定する。
Next, in
以上説明した処理により、燃料Fの性状を判定することができる。 The properties of the fuel F can be determined by the processing described above.
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1、その変形例および他の変形例では、導光体4をガラスから形成しているが、ガラスに限定する必要はなく、検出対象である燃料F中に浸漬されても変色、変質せず安定であるような材質であれば他の材質、たとえば無色透明な樹脂材料から形成してもよい。
In addition, in the
また、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1、その変形例および他の変形例では、PSD3として一次元PSDを採用しているが、それに替えて、二次元PSDを用いても良い。
Further, in the
また、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1、その変形例および他の変形例では、受光装置としてPSD3を採用しているが、PSD3に限る必要はなく、ガソリン重質度の変化に連動した反射面43の全反射角θAの変化に起因する測定光の光路変化を検出可能であれば、他の種類の装置を用いてもよい。受光装置として、たとえば、複数のフォトダイオードを互いに隣接して直線上に配置して構成してもよい。
Moreover, in the
また、以上説明した各実施形態では、燃料性状センサ1を、燃料タンク(図示せず)内の燃料Fをエンジン(図示せず)へ供給する燃料配管100に取り付けているが、燃料性状センサ1の設置場所は、導光体4が燃料Fに浸漬可能であれば、燃料配管100以外の場所であってもよい。たとえば、燃料タンク内、あるいはエンジン上に取り付けられ燃料を各気筒の噴射弁に供給するための燃料レール等に取り付けてもよい。
In each of the embodiments described above, the
また、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1、その変形例および他の変形例では、発光ダイオード2として、発する光の中心波長が1600nm近傍である種類のものを用いているが、これに限定するものではなく、検出対象液体がエタノール以外の液体である場合は、その種類に対応して適宜変更されるものである。すなわち、濃度検出対象となる液体中の透過率とガソリン中の透過率との差が大きい波長の光を発する種類の発光ダイオードを選定すればよい。さらに、上述したような波長光を発する光源であれば、発光ダイオード以外の種類の光源を用いてもよい。
Moreover, in the
また、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料性状センサ1、その変形例および他の変形例においては、燃料Fをガソリンとエタノールの混合液としているが、他の種類の燃料であってもよい。たとえば、軽油とメタノールの混合液、重油と水のエマルジョン等であってもよい。
Moreover, in the
1 燃料性状センサ(燃料性状検出装置)
2 発光ダイオード(光源)
3 PSD(受光装置)
31 検出面
32 P層
33、34 出力電極
35 N層
36 共通電極
37 I層
4 導光体
41 出射面
42 入射面
43 反射面
5 ホルダ
6 回路基板
7 ハウジング
71 連絡孔
8 カバー
9 マイクロコンピュータ
91 演算手段
92 記憶手段
100 燃料配管
100a ボス部
101 ガスケット
F 燃料
S 凹部
V、W 光路
X、Y 入射領域
Xg、Yg 光量重心位置
θA1、θA2 全反射角
1 Fuel property sensor (Fuel property detection device)
2 Light emitting diode (light source)
3 PSD (light receiving device)
31 Detection surface 32
Claims (10)
前記導光体に光を入射可能に配置された光源と、
前記導光体内を進行する前記光源から発せられた光である測定光を受光可能に配置された受光装置と、を備え、
前記測定光を受光して前記受光装置から出力される検出信号に基づき前記燃料の性状を検出する燃料性状検出装置であって、
前記導光体は、前記測定光が前記導光体内から前記燃料中へ出射する面である出射面と、該出射面と対向し且つ前記出射面から出射し前記燃料中を透過した前記測定光が前記導光体へ入射する面である入射面と、該入射面から入射した前記測定光を前記受光装置へ向けて反射する面である反射面とを備え、
前記出射面および前記入射面に挟まれた空間内には前記燃料が充満され且つ前記反射面は前記燃料と密着していることを特徴とする燃料性状検出装置。 A light guide made of a translucent material disposed so that a part thereof is in close contact with the fuel;
A light source disposed so that light can be incident on the light guide;
A light receiving device arranged to be able to receive measurement light, which is light emitted from the light source traveling in the light guide, and
A fuel property detection device that receives the measurement light and detects the property of the fuel based on a detection signal output from the light receiving device,
The light guide includes an emission surface that is a surface from which the measurement light is emitted from the light guide into the fuel, and the measurement light that is opposed to the emission surface and is emitted from the emission surface and transmitted through the fuel. Comprises an incident surface that is incident on the light guide, and a reflective surface that is a surface that reflects the measurement light incident from the incident surface toward the light receiving device,
The fuel property detecting device, wherein a space between the exit surface and the entrance surface is filled with the fuel and the reflection surface is in close contact with the fuel.
前記受光装置はその受光領域における全受光量および照度分布を検出可能であり、
前記受光装置は前記反射面で反射した前記測定光が入射可能であるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料性状検出装置。 The measurement light is emitted from the light source and incident on a light guide, then passes through the fuel between the exit surface and the entrance surface, and then totally reflected by the reflection surface and enters the light receiving device.
The light receiving device can detect the total amount of received light and the illuminance distribution in the light receiving region,
2. The fuel property detection device according to claim 1, wherein the light receiving device is arranged so that the measurement light reflected by the reflecting surface can enter. 3.
前記演算手段は、前記受光装置から出力される検出信号と前記第1マップとに基づいて前記燃料の屈折率および前記燃料の透過率を算出することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一つに記載の燃料性状検出装置。 Computation means having storage means for preliminarily storing data on the relationship between the refractive index of the fuel and the reflectance at the reflecting surface as a first map;
7. The calculation unit according to claim 1, wherein the calculation unit calculates a refractive index of the fuel and a transmittance of the fuel based on a detection signal output from the light receiving device and the first map. The fuel property detection device according to any one of the above.
前記演算手段は、前記受光装置から出力される検出信号と前記第2マップとに基づいて前記燃料の屈折率および前記燃料の透過率を算出することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一つに記載の燃料性状検出装置。 Computation means having storage means for preliminarily storing as a second map data on the relationship between the refractive index of the fuel and the total light reception amount of the light receiving device when the fuel transmittance is known;
7. The calculation unit according to claim 1, wherein the calculation unit calculates a refractive index of the fuel and a transmittance of the fuel based on a detection signal output from the light receiving device and the second map. The fuel property detection device according to any one of the above.
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