JP2009103630A - Liquid membrane thickness measurement device and controller for internal combustion engine - Google Patents

Liquid membrane thickness measurement device and controller for internal combustion engine Download PDF

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幸宏 高橋
Yoshihiro Nakase
善博 中瀬
Hiroki Ichinose
宏樹 一瀬
Yuichi Kato
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid membrane thickness measurement device, capable of measuring the thickness of liquid membrane with high accuracy, using the fluorescent phenomena of the liquid membrane capable of preferably being used for an internal combustion engine. <P>SOLUTION: The liquid membrane thickness measurement device includes a light-emitting element for emitting ultraviolet light; a half mirror for transferring the ultraviolet light emitted from the light-emitting element and reflecting the light containing the fluorescent light from the liquid membrane side; an optical fiber for transferring the ultraviolet light passed through the half mirror, from the light-emitting element to the liquid membrane and transferring the light, including the fluorescent light emitted from the liquid membrane to the half mirror side; an ultraviolet light cut filter for only passing the fluorescent light from the light, including the fluorescent light reflected by the half mirror; and a light sensor for detecting the intensity of the fluorescent light of the liquid membrane, by receiving the fluorescent light that has passed through the ultraviolet light cut filter and also outputting the voltage value corresponding to the intensity of the fluorescent of the liquid membrane. Each of those constituent elements is accommodated in one cabinet. Thus, the liquid membrane thickness measurement device capable of calculating the thickness of the liquid membrane using the outputting voltage of the optical sensor can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液膜の蛍光現象を用いて液膜の厚さを計測する液膜厚さ計測装置、及びかかる液膜厚さ計測装置を用いた内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a liquid film thickness measuring device that measures the thickness of a liquid film using a fluorescence phenomenon of the liquid film, and to a control device for an internal combustion engine using the liquid film thickness measuring device.

近年、蛍光物質が混入された油膜に対してレーザ光等を照射し、これにより励起された蛍光物質から発せられる蛍光の強度に基づいて油膜の厚さを計測する手法が着目されている。ここで、蛍光の強度は、油膜の厚さに比例することが知られている。   In recent years, attention has been focused on a technique for irradiating an oil film mixed with a fluorescent material with laser light or the like and measuring the thickness of the oil film based on the intensity of fluorescence emitted from the excited fluorescent material. Here, it is known that the intensity of fluorescence is proportional to the thickness of the oil film.

このような手法を用いて油膜の厚さを計測する技術及びこれに関連する技術が、例えば特許文献1乃至4に記載されている。   For example, Patent Documents 1 to 4 describe techniques for measuring the thickness of an oil film using such a technique and techniques related thereto.

特許文献1には、光透過性素材で構成される透光部を備えるシリンダと、そのシリンダ内に配設されたピストンとの間に介在する潤滑油に対してレーザ光を照射することにより、そのレーザ光により励起された潤滑油中の蛍光物質による蛍光強度に基づいて潤滑油の厚さを2次元的に計測することが可能な油膜厚さ計測装置が記載されている。   In Patent Document 1, by irradiating the lubricating oil interposed between a cylinder provided with a light-transmitting portion made of a light-transmitting material and a piston disposed in the cylinder, laser light is applied, There is described an oil film thickness measuring device capable of two-dimensionally measuring the thickness of the lubricating oil based on the fluorescence intensity of the fluorescent substance in the lubricating oil excited by the laser light.

また、特許文献2には、上記のような手法を用い、軸受本体のすべり面に形成された油膜の厚さを測定することが可能な油膜厚さ測定装置が記載されている。また、特許文献3には、ピストリングとシリンダ壁との間に形成される油膜の厚さを測定することが可能な油膜厚さ測定方法が記載されている。   Patent Document 2 describes an oil film thickness measuring device capable of measuring the thickness of an oil film formed on a sliding surface of a bearing body using the above-described technique. Patent Document 3 describes an oil film thickness measuring method capable of measuring the thickness of an oil film formed between a piston ring and a cylinder wall.

特許文献4には、蛍光現象を用いた油膜厚さ計測における蛍光と油膜厚さとの較正時に、油膜厚さの計測をより正確に行うことが可能な油膜厚さ較正装置が開示されている。   Patent Document 4 discloses an oil film thickness calibration apparatus that can more accurately measure the oil film thickness during calibration of fluorescence and oil film thickness in oil film thickness measurement using a fluorescence phenomenon.

なお、特許文献5には、吸気管の内壁面に配設された複数の燃料検出手段からの各検出値に基づき、その内壁面に付着する燃料付着量を算出すると共に、各燃料検出手段の各検出値に基づき算出された今回の燃料付着量及び前回の燃料付着量から今回の燃料付着変化量を算出し、さらに、エンジンの運転状態に応じて決定される基本燃料噴射量を今回の燃料付着変化量を基に補正することによって次回の燃料噴射量を決定する内燃機関の燃料噴射制御装置が記載されている。ここで、各燃料検出手段は、吸気管の内壁面に配設され互いに所定距離離間するよう設定された一対の電極間を有し、各燃料検出手段からの各検出値は、各電極間に介在する燃料付着量に応じて変化する。   In Patent Document 5, the amount of fuel adhering to the inner wall surface is calculated based on each detected value from a plurality of fuel detecting means disposed on the inner wall surface of the intake pipe, and The current fuel deposition change amount is calculated from the current fuel deposition amount calculated based on each detected value and the previous fuel deposition amount, and the basic fuel injection amount determined according to the operating state of the engine is further calculated. A fuel injection control device for an internal combustion engine that determines the next fuel injection amount by correcting based on the amount of change in adhesion is described. Here, each fuel detection means has a pair of electrodes disposed on the inner wall surface of the intake pipe and set to be separated from each other by a predetermined distance, and each detection value from each fuel detection means is between each electrode. It changes according to the amount of fuel adhering.

特開平6−174431号公報JP-A-6-174431 特開2003−247812号公報JP 2003-247812 A 特開2006−337179号公報JP 2006-337179 A 特開2004−101209号公報JP 2004-101209 A 特開2003−322051号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-332051

上記したような油膜厚さ計測手法を用いれば、内燃機関の壁面(例えば、吸気管の内壁面など)に付着した燃料の厚さを計測し、その計測結果に基づき燃料の付着量を算出して、さらに算出された燃料の付着量に基づき、内燃機関の燃料噴射量を制御することが可能である。   Using the oil film thickness measurement method described above, the thickness of the fuel adhering to the wall surface of the internal combustion engine (for example, the inner wall surface of the intake pipe) is measured, and the amount of fuel adhering is calculated based on the measurement result. Further, the fuel injection amount of the internal combustion engine can be controlled based on the calculated fuel adhesion amount.

しかしながら、上記した特許文献に記載の油膜厚さ計測装置などを内燃機関に搭載することを考えた場合、次のような課題が一例として考えられる。   However, when the oil film thickness measuring device described in the above-mentioned patent document is mounted on an internal combustion engine, the following problem is considered as an example.

例えば、上記した特許文献1及び2に記載の油膜厚さ計測(測定)装置は、計測システムとして大掛かりなシステム構成を有するため、その分、油膜厚さ計測(測定)装置のコストが高くなってしまうといった課題がある。   For example, the oil film thickness measurement (measurement) devices described in Patent Documents 1 and 2 described above have a large system configuration as a measurement system, and accordingly, the cost of the oil film thickness measurement (measurement) device increases. There is a problem such as.

また、上記の特許文献1の油膜厚さ計測装置は、シリンダを光透過性素材にて構成するなど試験用装置としての色彩が濃く、内燃機関(実機)へ搭載するための実現性が低いといった課題がある。即ち、特許文献1では、実機への搭載を考慮した油膜厚さ計測装置のシステム構成が検討されていない。   In addition, the oil film thickness measuring device of Patent Document 1 described above has a deep color as a test device such as a cylinder made of a light-transmitting material, and is not feasible for mounting in an internal combustion engine (actual machine). There are challenges. That is, Patent Document 1 does not discuss the system configuration of the oil film thickness measuring device in consideration of mounting on an actual machine.

さらに、上記の特許文献1及び2に記載の油膜厚さ計測(測定)装置では、潤滑油に蛍光物質(蛍光剤)を混入するようにしているため、これによって計測対象物たる潤滑油(媒体)の物性を変えてしまう虞があるといった課題がある。   Further, in the oil film thickness measuring (measuring) apparatus described in Patent Documents 1 and 2, since the fluorescent material (fluorescent agent) is mixed in the lubricating oil, the lubricating oil (medium as a measurement object) is thereby obtained. ) There is a problem that the physical properties may be changed.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、液膜の蛍光現象を用いて液膜の厚さを高精度に計測する液膜厚さ計測装置、及びかかる液膜厚さ計測装置を適用した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and a liquid film thickness measuring device that measures the thickness of a liquid film with high accuracy using the fluorescence phenomenon of the liquid film, and the liquid film thickness measuring device. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine to which is applied.

本発明の1つの観点では、液膜に対する紫外光の照射によって前記液膜から発せられる蛍光の強度に基づいて前記液膜の厚さを計測する液膜厚さ計測装置は、前記紫外光を発光する発光素子と、前記発光素子からの前記紫外光を透過させると共に、前記液膜からの前記蛍光を含む光を反射させるハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した前記紫外光を前記液膜に向けて伝送すると共に、前記液膜から発せられた前記蛍光を含む光を前記ハーフミラーに向けて伝送する光ファイバと、前記ハーフミラーにて反射された前記蛍光を含む光から紫外光をカットして前記蛍光のみを透過させる紫外光カットフィルタと、前記紫外光カットフィルタを透過した前記蛍光を受光して前記液膜の前記蛍光の強度を検出すると共に、検出した蛍光の強度に応じた電圧値を出力する光センサと、を備える。   In one aspect of the present invention, a liquid film thickness measuring device that measures the thickness of the liquid film based on the intensity of fluorescence emitted from the liquid film by irradiating the liquid film with ultraviolet light emits the ultraviolet light. A light emitting element that transmits the ultraviolet light from the light emitting element and reflects the light containing the fluorescence from the liquid film, and directs the ultraviolet light transmitted through the half mirror toward the liquid film And transmitting the light containing the fluorescence emitted from the liquid film toward the half mirror, and cutting the ultraviolet light from the light containing the fluorescence reflected by the half mirror. An ultraviolet light cut filter that transmits only the fluorescence, and the fluorescence that has passed through the ultraviolet light cut filter is received to detect the intensity of the fluorescence of the liquid film, and the detected fluorescence intensity Comprising an optical sensor for outputting a voltage value Flip, the.

上記の液膜厚さ計測装置は、液膜に対する紫外光の照射によって液膜から発せられる蛍光の強度に基づいて液膜の厚さを計測する。この液膜厚さ計測装置は、発光素子と、ハーフミラーと、光ファイバと、紫外光カットフィルタと、光センサと、を備える。   The liquid film thickness measuring device measures the thickness of the liquid film based on the intensity of fluorescence emitted from the liquid film by irradiation of the liquid film with ultraviolet light. The liquid film thickness measuring device includes a light emitting element, a half mirror, an optical fiber, an ultraviolet light cut filter, and an optical sensor.

発光素子は、例えば発光ダイオード素子であり、紫外光を発光する。ハーフミラーは、発光素子から出射された紫外光を透過させると共に、液膜側から発光された蛍光を含む光を反射させる。光ファイバは、紫外光及び蛍光を含む光を伝送するための光路を有し、ハーフミラーを透過した発光素子からの紫外光を液膜に向けて伝送及び照射すると共に、液膜から発せられた蛍光を含む光をハーフミラーに向けて伝送及び照射する。好適な例では、前記光ファイバの一端は、前記ハーフミラーを透過した前記発光素子からの紫外光を受光することが可能な位置に配置されていると共に、前記光ファイバの他端は、前記受光した前記紫外光を前記液膜に向けて伝送することが可能な位置に配置されている。紫外光カットフィルタは、ハーフミラーにて反射された蛍光を含む光から紫外光をカットして蛍光のみを透過させる。光センサは、紫外光カットフィルタを透過した蛍光を受光して、その受光量を基に液膜の蛍光の強度を検出すると共に、検出した液膜の蛍光の強度に応じた電圧値を出力する。ここで、光センサからの出力電圧値と液膜の厚さとの関係は一般的に比例関係を有する。したがって、光センサからの出力電圧値に基づいて液膜の厚さを算出することが可能となる。   The light emitting element is, for example, a light emitting diode element, and emits ultraviolet light. The half mirror transmits ultraviolet light emitted from the light emitting element and reflects light including fluorescence emitted from the liquid film side. The optical fiber has an optical path for transmitting light including ultraviolet light and fluorescence, and transmits and irradiates the ultraviolet light from the light emitting element that has passed through the half mirror toward the liquid film, and is emitted from the liquid film. Light including fluorescence is transmitted and irradiated toward the half mirror. In a preferred example, one end of the optical fiber is disposed at a position capable of receiving ultraviolet light from the light emitting element that has passed through the half mirror, and the other end of the optical fiber is the light receiving element. The ultraviolet light is disposed at a position where it can be transmitted toward the liquid film. The ultraviolet light cut filter cuts ultraviolet light from the light including the fluorescence reflected by the half mirror and transmits only the fluorescence. The optical sensor receives the fluorescence transmitted through the ultraviolet light cut filter, detects the fluorescence intensity of the liquid film based on the amount of the received light, and outputs a voltage value corresponding to the detected fluorescence intensity of the liquid film. . Here, the relationship between the output voltage value from the optical sensor and the thickness of the liquid film is generally proportional. Therefore, it is possible to calculate the thickness of the liquid film based on the output voltage value from the optical sensor.

上記の液膜厚さ計測装置の一つの態様では、前記光ファイバは1であり、前記発光素子からの紫外光を前記液膜に向けて伝送するための光路と、前記液膜から発せられた前記蛍光を含む光を前記ハーフミラーに向けて伝送するための光路とは、前記1つの前記光ファイバの1つの光路により構成されている。この態様によれば、複数の光ファイバを用いて紫外光及び蛍光を含む光を伝送する構成と比較して、液膜厚さ計測装置をよりコンパクトにすることができ、その分、液膜厚さ計測装置のコストを下げることができる。   In one aspect of the liquid film thickness measuring apparatus, the optical fiber is 1, and is emitted from the liquid film, an optical path for transmitting ultraviolet light from the light emitting element toward the liquid film, and The optical path for transmitting the light containing the fluorescence toward the half mirror is constituted by one optical path of the one optical fiber. According to this aspect, the liquid film thickness measuring device can be made more compact as compared with a configuration in which light including ultraviolet light and fluorescence is transmitted using a plurality of optical fibers. The cost of the measuring device can be reduced.

上記の液膜厚さ計測装置の他の態様では、前記発光素子、前記ハーフミラー、前記紫外光カットフィルタ及び前記光センサは、1つの筐体内に収容されている。これにより、液膜厚さ計測装置をコンパクトにすることができる。よって、その分、液膜厚さ計測装置のコストが増加することを防止できるのに加えて、内燃機関(実機)などへの搭載度を高めることができる。   In another aspect of the liquid film thickness measuring apparatus, the light emitting element, the half mirror, the ultraviolet light cut filter, and the optical sensor are housed in one housing. Thereby, a liquid film thickness measuring apparatus can be made compact. Therefore, in addition to preventing an increase in the cost of the liquid film thickness measuring device, the degree of mounting on an internal combustion engine (actual machine) can be increased.

上記の液膜厚さ計測装置の他の態様では、受けた光を反射させる反射面を含むミラーと、前記ミラーの回転角度を制御するモータと、を有する光路切替装置を更に備え、前記ミラーの周囲には、複数の前記光ファイバの一端が適宜の間隔をおいて配置されていると共に、前記液膜の複数の計測部分には、前記複数の前記光ファイバの他端が夫々配置され、前記モータは、前記ハーフミラーを透過した前記発光素子側からの前記紫外光が前記ミラーの前記反射面によって前記複数の前記光ファイバのうちいずれかの前記光ファイバの前記一端側の光路に向けて反射されるように、且つ、前記液膜側から当該いずれかの前記光ファイバの前記他端の光路を通じて出射された前記蛍光を含む光が前記ミラーの前記反射面によって前記ハーフミラー側に反射されるように前記ミラーの前記回転角度を制御する。   In another aspect of the liquid film thickness measuring apparatus, the apparatus further includes an optical path switching device having a mirror including a reflecting surface that reflects received light, and a motor that controls a rotation angle of the mirror. In the periphery, one end of the plurality of optical fibers is arranged at an appropriate interval, and the other end of the plurality of optical fibers is arranged in each of the plurality of measurement portions of the liquid film, The motor reflects the ultraviolet light from the light emitting element side that has passed through the half mirror toward the optical path on the one end side of the optical fiber among the plurality of optical fibers by the reflecting surface of the mirror. And the light containing the fluorescence emitted from the liquid film side through the optical path of the other end of the optical fiber is on the half mirror side by the reflecting surface of the mirror. Controlling the rotation angle of the mirror to be reflected.

この態様では、受けた光を反射させる反射面を含むミラーと、ミラーの回転角度を制御するモータとを有する光路切替装置を更に備える。そして、ミラーの周囲には、複数の光ファイバの一端が適宜の間隔をおいて配置されていると共に、液膜の複数の計測部分には、複数の光ファイバの他端(先端)が夫々配置されている。モータは、ハーフミラーを透過した発光素子側からの紫外光がミラーの反射面によって複数の光ファイバのうちいずれかの光ファイバの一端側の光路に向けて反射されるように、且つ、液膜側から当該いずれかの光ファイバの一端の光路を通じて出射された蛍光を含む光がミラーの反射面によってハーフミラー側に反射されるように、ミラーの回転角度を制御する。つまり、この態様では、光路切替装置のモータを通じてミラーの回転角度を制御することによって、複数の光ファイバのうち、計測対象となる光ファイバの光路に切り替える。これにより、複数箇所の液膜の厚さの計測をすることが可能となる。   In this aspect, the optical path switching device further includes a mirror including a reflection surface that reflects the received light, and a motor that controls the rotation angle of the mirror. Around the mirror, one end of a plurality of optical fibers is arranged at an appropriate interval, and the other end (tip) of the plurality of optical fibers is arranged at a plurality of measurement portions of the liquid film, respectively. Has been. The motor is configured so that the ultraviolet light from the light emitting element side that has passed through the half mirror is reflected toward the optical path on one end side of any one of the plurality of optical fibers by the reflecting surface of the mirror, and the liquid film The rotation angle of the mirror is controlled so that the light containing fluorescence emitted from the side through the optical path of one end of the optical fiber is reflected to the half mirror side by the reflecting surface of the mirror. That is, in this aspect, by switching the rotation angle of the mirror through the motor of the optical path switching device, the optical path of the optical fiber to be measured among the plurality of optical fibers is switched. This makes it possible to measure the thickness of the liquid film at a plurality of locations.

本発明の他の観点では、上記の液膜厚さ計測装置を備える内燃機関の制御装置を構成することができる。これにより、内燃機関の壁面に付着する液膜(例えば、薄膜状の燃料又は燃料薄膜;以下同様)の厚さを計測することが可能となる。また、かかる液膜厚さ計測装置は、上記したようにコンパクトな構成を有するので、内燃機関の省スペース化に貢献するフィードバック用のセンサとして用いることが可能となる。   In another aspect of the present invention, a control device for an internal combustion engine including the above-described liquid film thickness measuring device can be configured. This makes it possible to measure the thickness of a liquid film (for example, a thin film fuel or a fuel thin film; the same applies hereinafter) attached to the wall surface of the internal combustion engine. In addition, since the liquid film thickness measuring device has a compact configuration as described above, it can be used as a feedback sensor that contributes to space saving of the internal combustion engine.

上記の内燃機関の制御装置の一つの態様では、前記液膜厚さ計測装置は、前記内燃機関のクランキング時の燃料噴射前における基準状態の時に得られた前記光センサからの電圧値を前記液膜の厚さがゼロとなる基準電圧値とする。この基準電圧値を基にすれば、内燃機関内に外乱が生じた場合でも、より正確に液膜の厚さを算出することが可能となる。   In one aspect of the control device for an internal combustion engine, the liquid film thickness measurement device uses a voltage value from the optical sensor obtained in a reference state before fuel injection during cranking of the internal combustion engine as the voltage value. The reference voltage value at which the thickness of the liquid film is zero is used. Based on this reference voltage value, the thickness of the liquid film can be calculated more accurately even when a disturbance occurs in the internal combustion engine.

上記の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記液膜の成分たる燃料が導入される燃料導入経路と、単位蛍光強度当たりの前記液膜の厚さを算出する液膜厚さ換算手段と、を備え、前記燃料導入経路は規定の厚さを有する規定厚さ部分を有し、前記紫外光の照射によって前記規定厚さ部分の前記燃料から発せられる前記蛍光の強度は、前記規定厚さ部分に設けられた前記光ファイバを通じて前記光センサによって検出され、前記液膜厚さ換算手段は、前記規定厚さ部分における前記規定の厚さと、前記光センサによって検出された前記規定厚さ部分の前記蛍光の強度とに基づいて、前記単位蛍光強度当たりの前記液膜の厚さを算出する。   In another aspect of the control device for an internal combustion engine described above, a fuel introduction path through which fuel as a component of the liquid film is introduced, and a liquid film thickness conversion means for calculating the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity; The fuel introduction path has a specified thickness portion having a specified thickness, and the intensity of the fluorescence emitted from the fuel in the specified thickness portion by the irradiation of the ultraviolet light is equal to the specified thickness. Detected by the optical sensor through the optical fiber provided in the portion, the liquid film thickness conversion means is configured to detect the prescribed thickness in the prescribed thickness portion and the prescribed thickness portion detected by the optical sensor. Based on the fluorescence intensity, the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity is calculated.

この態様では、液膜の成分たる燃料が導入される燃料導入経路と、単位蛍光強度当たりの液膜の厚さを算出する液膜厚さ換算手段と、を備える。燃料導入経路は規定の厚さを有する規定厚さ部分を有する。紫外光の照射によって規定厚さ部分の燃料から発せられる蛍光の強度は、規定厚さ部分に設けられた光ファイバを通じて光センサによって検出される。液膜厚さ換算手段は、規定厚さ部分における規定の厚さと、光センサによって検出された規定厚さ部分の蛍光の強度とに基づいて、単位蛍光強度当たりの液膜の厚さを算出する。こうして算出された位蛍光強度当たりの液膜の厚さを用いて内燃機関の壁面に付着する液膜の厚さをより正確に算出することが可能となる。   In this aspect, a fuel introduction path through which fuel as a component of the liquid film is introduced, and a liquid film thickness conversion unit that calculates the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity are provided. The fuel introduction path has a defined thickness portion having a defined thickness. The intensity of the fluorescence emitted from the fuel of the specified thickness portion by the irradiation of the ultraviolet light is detected by the optical sensor through the optical fiber provided in the specified thickness portion. The liquid film thickness conversion means calculates the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity based on the prescribed thickness in the prescribed thickness portion and the fluorescence intensity in the prescribed thickness portion detected by the optical sensor. . The thickness of the liquid film adhering to the wall surface of the internal combustion engine can be calculated more accurately by using the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity thus calculated.

上記の内燃機関の制御装置の他の態様では、気筒と、前記気筒に対応して設けられた吸気弁及び排気弁と、を備え、前記液膜厚さ計測装置は、前記気筒における吸気行程の終了後の前記吸気弁及び前記排気弁が閉じられている期間中に、当該吸気行程から排気行程に至るサイクルでの前記内燃機関の壁面に付着する前記液膜の厚さを計測する。   In another aspect of the control device for an internal combustion engine, the control device includes a cylinder, and an intake valve and an exhaust valve provided corresponding to the cylinder, and the liquid film thickness measuring device is configured to measure an intake stroke in the cylinder. During the period in which the intake valve and the exhaust valve are closed after completion, the thickness of the liquid film adhering to the wall surface of the internal combustion engine in the cycle from the intake stroke to the exhaust stroke is measured.

この態様では、気筒(シリンダ)と、気筒に対応して設けられた吸気弁及び排気弁と、を備える。液膜厚さ計測装置は、気筒における吸気行程の終了後の吸気弁及び排気弁が閉じられている期間中に、当該吸気行程から排気行程に至るサイクルでの内燃機関の壁面に付着する液膜の厚さを算出する。これにより、サイクル毎に液膜の厚さを算出することができる。   In this aspect, a cylinder (cylinder) and an intake valve and an exhaust valve provided corresponding to the cylinder are provided. The liquid film thickness measuring device is a liquid film that adheres to the wall surface of an internal combustion engine in a cycle from the intake stroke to the exhaust stroke during a period in which the intake valve and exhaust valve after the intake stroke in the cylinder are closed. Calculate the thickness. Thereby, the thickness of the liquid film can be calculated for each cycle.

上記の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記液膜の厚さから前記液膜の付着量に換算するための液膜厚さ−液膜付着量換算マップと、前記内燃機関の前記壁面に付着する前記液膜の付着量を算出するための液膜付着量算出手段と、を備え、前記液膜付着量算出手段は、前記内燃機関の前記壁面に付着する前記液膜の厚さと、前記液膜厚さ−液膜付着量換算マップとに基づいて、当該液膜の付着量を算出する。   In another aspect of the control device for an internal combustion engine, a liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map for converting the thickness of the liquid film into an adhesion amount of the liquid film, and the wall surface of the internal combustion engine Liquid film adhesion amount calculating means for calculating the adhesion amount of the liquid film adhering to the liquid film, and the liquid film adhesion amount calculation means includes a thickness of the liquid film adhering to the wall surface of the internal combustion engine, Based on the liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map, the adhesion amount of the liquid film is calculated.

この態様では、液膜の厚さから液膜の付着量に換算するための液膜厚さ−液膜付着量換算マップと、内燃機関の壁面に付着する液膜の付着量を算出するための液膜付着量算出手段と、を備える。液膜付着量算出手段は、内燃機関の壁面に付着する液膜の厚さと、液膜厚さ−液膜付着量換算マップとに基づいて、当該液膜の付着量を算出する。こうして液膜の付着量が算出されることにより、内燃機関の燃料噴射制御を高精度に行うことが可能となる。   In this aspect, the liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map for converting the liquid film thickness to the liquid film adhesion amount, and the liquid film adhesion amount to be attached to the wall surface of the internal combustion engine are calculated. Liquid film adhesion amount calculation means. The liquid film adhesion amount calculating means calculates the adhesion amount of the liquid film based on the thickness of the liquid film adhering to the wall surface of the internal combustion engine and the liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map. By calculating the adhesion amount of the liquid film in this way, the fuel injection control of the internal combustion engine can be performed with high accuracy.

上記の内燃機関の制御装置の他の態様では、筒内に対する前記燃料の基準噴射量増量係数と補正係数とに基づいて、前記筒内に対する前記燃料の噴射量増量係数を決定するための噴射量増量係数決定手段と、前記筒内に対する1回の燃料噴射当たりの前記燃料の流入量を算出するための1噴射当たりの筒内流入量算出手段と、前記補正係数を算出するための補正係数算出手段と、を備え、前記内燃機関の過渡時において、前記1噴射当たりの筒内流入量算出手段は、前記液膜付着量算出手段により算出された今回のサイクルに対応する前記液膜の付着量と、前記液膜付着量算出手段により算出された前回のサイクルに対応する前記液膜の付着量との差分に基づいて、前記1回の燃料噴射当たりの前記燃料の流入量を算出し、前記補正係数算出手段は、前記算出された前記1回の燃料噴射当たりの前記燃料の流入量が、前記筒内に対する前記燃料の基準流入量となるように前記補正係数を算出し、前記噴射量増量係数決定手段は、前記算出された前記補正係数と前記基準噴射量増量係数とに基づいて、次回のサイクルの前記燃料の噴射量増量係数を決定する。   In another aspect of the control device for an internal combustion engine, the injection amount for determining the fuel injection amount increase coefficient for the cylinder based on the reference injection amount increase coefficient and the correction coefficient for the fuel for the cylinder Increment coefficient determining means, in-cylinder inflow amount calculation means for calculating the inflow amount of the fuel per one fuel injection into the cylinder, and correction coefficient calculation for calculating the correction coefficient Means for calculating in-cylinder inflow per injection when the internal combustion engine is in transition, the liquid film adhesion amount corresponding to the current cycle calculated by the liquid film adhesion amount calculation means And an inflow amount of the fuel per one fuel injection based on a difference between the liquid film adhesion amount corresponding to the previous cycle calculated by the liquid film adhesion amount calculation unit, Correction coefficient calculation The stage calculates the correction coefficient so that the calculated inflow amount of the fuel per one fuel injection becomes a reference inflow amount of the fuel into the cylinder, and the injection amount increase coefficient determining means Determines the fuel injection amount increase coefficient in the next cycle based on the calculated correction coefficient and the reference injection amount increase coefficient.

この態様では、筒内に対する燃料の基準噴射量増量係数と補正係数とに基づいて、筒内に対する燃料の噴射量増量係数を決定するための噴射量増量係数決定手段と、筒内に対する1回の燃料噴射当たりの燃料の流入量を算出するための1噴射当たりの筒内流入量算出手段と、補正係数を算出するための補正係数算出手段と、を備える。そして、内燃機関の過渡時において、1噴射当たりの筒内流入量算出手段は、液膜付着量算出手段により算出された今回のサイクルに対応する液膜の付着量と、液膜付着量算出手段により算出された前回のサイクルに対応する液膜の付着量との差分に基づいて、1回の燃料噴射当たりの前記燃料の流入量を算出し、補正係数算出手段は、算出された1回の燃料噴射当たりの燃料の流入量が、筒内に対する燃料の基準流入量となるように補正係数を算出し、噴射量増量係数決定手段は、算出された補正係数と基準噴射量増量係数とに基づいて、次回のサイクルの燃料の噴射量増量係数を決定する。これにより、内燃機関の過渡運転時(特に内燃機関の冷間時における過渡運転時)において、高精度な燃料噴射が行われると同時に、粒子状物質(スモーク)、窒素酸化物(NOx)および炭化水素(HC)などが大気中に大量に排出されてしまうことを抑制でき、エミッションを低減させることが可能となる。   In this aspect, the injection amount increase coefficient determining means for determining the fuel injection amount increase coefficient for the cylinder based on the reference injection amount increase coefficient for the cylinder and the correction coefficient, In-cylinder inflow amount calculation means for calculating the inflow amount of fuel per fuel injection, and correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient. Then, during the transition of the internal combustion engine, the in-cylinder inflow amount calculation means per injection includes the liquid film adhesion amount corresponding to the current cycle calculated by the liquid film adhesion amount calculation means, and the liquid film adhesion amount calculation means. The flow rate of the fuel per one fuel injection is calculated based on the difference from the liquid film adhesion amount corresponding to the previous cycle calculated by the correction coefficient calculating means. The correction coefficient is calculated so that the fuel inflow amount per fuel injection becomes the reference inflow amount of fuel into the cylinder, and the injection amount increase coefficient determining means is based on the calculated correction coefficient and the reference injection amount increase coefficient. Thus, the fuel injection amount increase coefficient for the next cycle is determined. As a result, during the transient operation of the internal combustion engine (particularly during the transient operation when the internal combustion engine is cold), highly accurate fuel injection is performed, and at the same time, particulate matter (smoke), nitrogen oxide (NOx), and carbonization are performed. It is possible to suppress a large amount of hydrogen (HC) or the like from being discharged into the atmosphere, and it is possible to reduce emissions.

以下、図面を参照して本発明の好適な各種の実施形態について説明する。   Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
(液膜厚さ計測装置の構成)
まず、図1等を参照して、本発明の第1実施形態に係る液膜厚さ計測装置の構成について説明する。
[First embodiment]
(Configuration of liquid film thickness measuring device)
First, with reference to FIG. 1 etc., the structure of the liquid film thickness measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

図1は、第1実施形態に係る液膜厚さ計測装置20の構成を概略的に示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid film thickness measuring apparatus 20 according to the first embodiment.

第1実施形態に係る液膜厚さ計測装置20は、液膜12に対する紫外光8の照射によって液膜12から発せられる蛍光11の強度に基づいて液膜12の厚さFを計測する装置であり、主に、光学系本体20xと、光学系本体20xに対して接合又は接続される光ファイバ5と、を備える。なお、本明細書において、液膜12とは、紫外光が照射されることにより励起して蛍光を発光する薄膜状の液体(例えば、添加剤を含む燃料など)をいう。 光学系本体20xは、筐体1と、発光素子2と、ハーフミラー3と、カップリング(接合部材)4と、光ファイバ5と、紫外光カットフィルタ(紫外光吸収フィルタ)6と、光センサ7と、を備える。   The liquid film thickness measuring apparatus 20 according to the first embodiment is an apparatus that measures the thickness F of the liquid film 12 based on the intensity of the fluorescence 11 emitted from the liquid film 12 by the irradiation of the ultraviolet light 8 on the liquid film 12. The optical system main body 20x and the optical fiber 5 joined or connected to the optical system main body 20x are mainly provided. In the present specification, the liquid film 12 refers to a thin-film liquid (for example, a fuel containing an additive) that emits fluorescence when excited by irradiation with ultraviolet light. The optical system body 20x includes a housing 1, a light emitting element 2, a half mirror 3, a coupling (joining member) 4, an optical fiber 5, an ultraviolet light cut filter (ultraviolet light absorption filter) 6, and an optical sensor. 7.

筐体1は、例えば筒状の形状を有する第1の筐体1aと筒状の形状を有する第2の筐体1bとをT字状に結合させた形状を有し、発光素子2、ハーフミラー3、紫外光カットフィルタ6及び光センサ7を収容している。   The casing 1 has a shape in which, for example, a first casing 1a having a cylindrical shape and a second casing 1b having a cylindrical shape are coupled in a T shape, and the light emitting element 2 and the half The mirror 3, the ultraviolet light cut filter 6, and the optical sensor 7 are accommodated.

発光素子2は、第1の筐体1a内の一端側に配置されている。発光素子2は、外部から電力Pが供給されることにより、ハーフミラー3に向けて紫外光8を発光する。発光素子2としては、例えば紫外光8を発光する発光ダイオード素子などが挙げられる。   The light emitting element 2 is disposed on one end side in the first housing 1a. The light emitting element 2 emits ultraviolet light 8 toward the half mirror 3 by supplying electric power P from the outside. Examples of the light emitting element 2 include a light emitting diode element that emits ultraviolet light 8.

ハーフミラー3は、発光素子2の発光面2aに対して所定の傾斜(例えば、45度)を以って第1の筐体1a内の略中央に配置されており、発光素子2から照射された紫外光8を透過(又は通過)させると共に、液膜12側から光ファイバ5を通じて伝送された蛍光11を含む光9を紫外光8と蛍光11とに分離して、その分離した蛍光11を含む光9を紫外光カットフィルタ6側に反射させる。   The half mirror 3 is disposed at a substantially central position in the first housing 1 a with a predetermined inclination (for example, 45 degrees) with respect to the light emitting surface 2 a of the light emitting element 2, and is irradiated from the light emitting element 2. The ultraviolet light 8 is transmitted (or passed), and the light 9 containing the fluorescence 11 transmitted from the liquid film 12 side through the optical fiber 5 is separated into the ultraviolet light 8 and the fluorescence 11, and the separated fluorescence 11 is separated. The included light 9 is reflected to the ultraviolet light cut filter 6 side.

カップリング4は、第1の筐体1aの発光素子2側とは逆側となる第1の筐体1aの外壁に配置されており、光ファイバ5の一端5aと第1の筐体1aとを接合している。   The coupling 4 is disposed on the outer wall of the first casing 1a that is opposite to the light emitting element 2 side of the first casing 1a, and includes one end 5a of the optical fiber 5 and the first casing 1a. Are joined.

光ファイバ5は、光を伝送するコア5cと、コア5cを包むクラッド5kと、クラッド5kを被覆する被覆部材5hと、を有する。コア5cは、ガラス繊維などの透光性素材にて形成されている。クラッド5kは、コア5cより屈折率の高いガラスなどの透光性素材にて形成されている。被覆部材5hは、ナイロンなどの素材にて形成されている。光ファイバ5の一端5aは、ハーフミラー3を透過した発光素子2からの紫外光8を受光することが可能な位置に配置されており、さらにカップリング4によって第1の筐体1aの発光素子2側とは逆側となる第1の筐体5aの外壁に接合されている。一方、光ファイバ5の他端(先端)5b側は、基材10の貫通孔10hに挿入されており、さらに光ファイバ5の先端5bは、液膜12が付着する基材10の面10aと同一面上に位置していると共に、ハーフミラー3側から受光した紫外光8を液膜12に向けて伝送することが可能な位置に配置されている。ここで、本例では、光ファイバ5は1つだけ設けられており、ハーフミラー3を透過した発光素子2からの紫外光8を液膜12に向けて伝送するための光路(コア)と、液膜12から発せられた蛍光11を含む光9をハーフミラー3に向けて伝送するための光路(コア)とは、1つの光ファイバ5の1つの光路(コア5c)により構成されている。但し、本発明では、光ファイバ5の光路の数や、光ファイバの構成や、光ファイバを設ける本数に限定はない。   The optical fiber 5 includes a core 5c that transmits light, a clad 5k that encloses the core 5c, and a covering member 5h that covers the clad 5k. The core 5c is formed of a translucent material such as glass fiber. The clad 5k is formed of a translucent material such as glass having a higher refractive index than the core 5c. The covering member 5h is formed of a material such as nylon. One end 5 a of the optical fiber 5 is disposed at a position where the ultraviolet light 8 from the light emitting element 2 that has passed through the half mirror 3 can be received, and the light emitting element of the first housing 1 a is further coupled by the coupling 4. It is joined to the outer wall of the 1st housing | casing 5a used as the opposite side to 2 side. On the other hand, the other end (tip) 5b side of the optical fiber 5 is inserted into the through hole 10h of the base material 10, and the tip 5b of the optical fiber 5 is connected to the surface 10a of the base material 10 to which the liquid film 12 adheres. It is located on the same plane and is arranged at a position where the ultraviolet light 8 received from the half mirror 3 side can be transmitted toward the liquid film 12. Here, in this example, only one optical fiber 5 is provided, and an optical path (core) for transmitting the ultraviolet light 8 from the light emitting element 2 that has passed through the half mirror 3 toward the liquid film 12; The optical path (core) for transmitting the light 9 including the fluorescence 11 emitted from the liquid film 12 toward the half mirror 3 is constituted by one optical path (core 5 c) of one optical fiber 5. However, in the present invention, the number of optical paths of the optical fiber 5, the configuration of the optical fiber, and the number of optical fibers are not limited.

紫外光カットフィルタ6は、第2の筐体1bの略中央に配置されていると共に、ハーフミラー3にて反射された液膜12側からの蛍光11を含む光9を受光することが可能な位置に配置されている。紫外光カットフィルタ6は、ハーフミラー3にて反射された蛍光11を含む光9から紫外光8をカット(吸収又は遮断)して蛍光11のみを光センサ7側へ透過させる。   The ultraviolet light cut filter 6 is disposed substantially at the center of the second housing 1 b and can receive light 9 including the fluorescence 11 reflected from the liquid film 12 side reflected by the half mirror 3. Placed in position. The ultraviolet light cut filter 6 cuts (absorbs or blocks) the ultraviolet light 8 from the light 9 including the fluorescence 11 reflected by the half mirror 3 and transmits only the fluorescence 11 to the optical sensor 7 side.

光センサ7は、紫外光カットフィルタ6を透過した蛍光11を受光して液膜12の蛍光の強度を検出すると共に、検出した液膜12の蛍光の強度に応じた電圧値V(以下、「出力電圧値V」とも称する)を出力する。   The optical sensor 7 receives the fluorescence 11 transmitted through the ultraviolet light cut filter 6 and detects the fluorescence intensity of the liquid film 12, and also detects a voltage value V (hereinafter, “ Output voltage value V ").

次に、液膜厚さ計測装置20を用いた液膜12の厚さFの計測方法について述べる。   Next, a method for measuring the thickness F of the liquid film 12 using the liquid film thickness measuring device 20 will be described.

まず、液膜12の厚さFを計測するタイミングで発光素子2に対して電力Pを供給して、発光素子2の発光面2aより紫外光8を発光させる。発光素子2より発光された紫外光8は、ハーフミラー3を透過して光ファイバ5の一端5aに入射し、さらに光ファイバ5のコア5cを通じて基材10の面10a上に付着する液膜12まで伝送される。これにより、光ファイバ5の先端5bに対面する、液膜12の部分A1(以下、「蛍光部分A1」と称する)は紫外光8により励起されて蛍光11を含む光9を発光する。その発光した蛍光11を含む光9は、光ファイバ5の先端5bに入射して、さらに光ファイバ5のコア5cを通じて光ファイバ5の一端5aまで伝送され、さらに光ファイバ5の一端5aからハーフミラー3に向けて出射する。ハーフミラー3に到達した蛍光11を含む光9は、ハーフミラー3によって紫外光8と蛍光11とに分離されると共に、その分離された蛍光11を含む光9はハーフミラー3にて紫外光カットフィルタ6に向けて反射され、その反射された蛍光11を含む光9は紫外光カットフィルタ6に到達する。ここで、図2(a)は、紫外光カット前の蛍光11を含む光9の波長特性を示す。図2(a)において、縦軸は蛍光11を含む光9の強度を、また、横軸は波長(nm)を示す。かかる蛍光11を含む光9は、図2(a)に示すように、紫外光の波長域と蛍光の波長域の双方にピークを持つ波長特性を有していることが分かる。   First, the power P is supplied to the light emitting element 2 at the timing when the thickness F of the liquid film 12 is measured, and the ultraviolet light 8 is emitted from the light emitting surface 2 a of the light emitting element 2. The ultraviolet light 8 emitted from the light emitting element 2 passes through the half mirror 3 and enters one end 5 a of the optical fiber 5, and further adheres onto the surface 10 a of the substrate 10 through the core 5 c of the optical fiber 5. Is transmitted. As a result, the portion A1 (hereinafter referred to as “fluorescent portion A1”) of the liquid film 12 facing the tip 5b of the optical fiber 5 is excited by the ultraviolet light 8 and emits light 9 including the fluorescence 11. The emitted light 9 including the fluorescence 11 is incident on the tip 5b of the optical fiber 5 and further transmitted to the one end 5a of the optical fiber 5 through the core 5c of the optical fiber 5, and further from the one end 5a of the optical fiber 5 to the half mirror. 3 is emitted. The light 9 including the fluorescence 11 reaching the half mirror 3 is separated into the ultraviolet light 8 and the fluorescence 11 by the half mirror 3, and the separated light 9 including the fluorescence 11 is cut into the ultraviolet light by the half mirror 3. The light 9 reflected toward the filter 6 and including the reflected fluorescence 11 reaches the ultraviolet light cut filter 6. Here, Fig.2 (a) shows the wavelength characteristic of the light 9 containing the fluorescence 11 before an ultraviolet-light cut. In FIG. 2A, the vertical axis indicates the intensity of the light 9 including the fluorescence 11, and the horizontal axis indicates the wavelength (nm). As shown in FIG. 2A, it can be seen that the light 9 including the fluorescence 11 has a wavelength characteristic having peaks in both the ultraviolet wavelength region and the fluorescence wavelength region.

次に、紫外光カットフィルタ6に到達した蛍光11を含む光9は、紫外光カットフィルタ6によって蛍光11のみが取り出される。ここで、図2(b)は、紫外光カットフィルタ6の透過率特性を示す。図2(b)において、縦軸は紫外光カットフィルタ6の透過率(%)を、また、横軸は波長(nm)を示す。紫外光カットフィルタ6は、図2(b)に示すように、約400nm未満の波長域の光を吸収して、約400nm以上の波長域の光を透過させる特性を有する。よって、この紫外光カットフィルタ6は、ハーフミラー3にて反射された蛍光11を含む光9から紫外光8をカット(吸収)して蛍光11のみを光センサ7側へ透過させる。ここで、図2(c)は、紫外光カットフィルタ6によって紫外光がカットされた後の蛍光11の波長特性を示す。なお、図2(c)において、縦軸は蛍光11の強度を、また、横軸は波長(nm)を示す。   Next, only the fluorescence 11 is extracted from the light 9 including the fluorescence 11 that has reached the ultraviolet light cut filter 6 by the ultraviolet light cut filter 6. Here, FIG. 2B shows the transmittance characteristics of the ultraviolet light cut filter 6. In FIG. 2B, the vertical axis indicates the transmittance (%) of the ultraviolet light cut filter 6, and the horizontal axis indicates the wavelength (nm). As shown in FIG. 2B, the ultraviolet light cut filter 6 has a characteristic of absorbing light in a wavelength range of less than about 400 nm and transmitting light in a wavelength range of about 400 nm or more. Therefore, the ultraviolet light cut filter 6 cuts (absorbs) the ultraviolet light 8 from the light 9 including the fluorescence 11 reflected by the half mirror 3 and transmits only the fluorescence 11 to the optical sensor 7 side. Here, FIG. 2C shows the wavelength characteristic of the fluorescence 11 after the ultraviolet light is cut by the ultraviolet light cut filter 6. In FIG. 2C, the vertical axis represents the intensity of the fluorescence 11, and the horizontal axis represents the wavelength (nm).

次に、紫外光カットフィルタ6を透過した蛍光11は、光センサ7によって受光される。光センサ7は、受光した蛍光11の受光量に基づき液膜12の蛍光部分A1の蛍光11の強度を検出すると共に、検出した液膜12の蛍光11の強度に応じた電圧値Vを出力する。ここで、図2(d)は、光センサ7からの出力電圧値(V)と液膜12の厚さとの関係を示すグラフの一例である。図2(d)に示すように、光センサ7からの出力電圧値Vと液膜12の厚さFとの関係は比例関係を有している。したがって、第1実施形態では、光センサ7からの出力電圧値Vに基づいて液膜12の蛍光部分A1の厚さFを算出することが可能となる。   Next, the fluorescence 11 transmitted through the ultraviolet light cut filter 6 is received by the optical sensor 7. The optical sensor 7 detects the intensity of the fluorescence 11 of the fluorescence portion A1 of the liquid film 12 based on the amount of received light 11 of the fluorescence 11, and outputs a voltage value V corresponding to the detected intensity of the fluorescence 11 of the liquid film 12. . Here, FIG. 2D is an example of a graph showing the relationship between the output voltage value (V) from the optical sensor 7 and the thickness of the liquid film 12. As shown in FIG. 2D, the relationship between the output voltage value V from the optical sensor 7 and the thickness F of the liquid film 12 is proportional. Therefore, in the first embodiment, it is possible to calculate the thickness F of the fluorescent portion A1 of the liquid film 12 based on the output voltage value V from the optical sensor 7.

また、この液膜厚さ計測装置20では、発光素子2、ハーフミラー3、紫外光カットフィルタ6及び光センサ7は、1つの筐体1内に収容されており、当該液膜厚さ計測装置20はコンパクトなシステム構成を有する。よって、その分、液膜厚さ計測装置20のコストが増加することを防止できるのに加えて、内燃機関(実機)などへの搭載が容易となる。   Moreover, in this liquid film thickness measuring apparatus 20, the light emitting element 2, the half mirror 3, the ultraviolet light cut filter 6, and the optical sensor 7 are accommodated in one housing 1, and the liquid film thickness measuring apparatus. 20 has a compact system configuration. Therefore, in addition to preventing an increase in the cost of the liquid film thickness measuring device 20, mounting on an internal combustion engine (actual machine) or the like is facilitated.

また、この液膜厚さ計測装置20では、ハーフミラー3を透過した発光素子2からの紫外光8を液膜12に向けて伝送するための光路(コア)と、液膜12から発せられた蛍光11を含む光9をハーフミラー3に向けて伝送するための光路(コア)とは、1つの光ファイバ5の1つの光路(コア5c)により構成されている。よって、複数の光ファイバを用いて紫外光8及び蛍光11を含む光9を伝送する構成と比較して、液膜厚さ計測装置20をよりコンパクトにすることができ、その分、液膜厚さ計測装置20のコストを下げることができる。   Further, in the liquid film thickness measuring device 20, the light path (core) for transmitting the ultraviolet light 8 from the light emitting element 2 that has passed through the half mirror 3 toward the liquid film 12 and the liquid film 12 are emitted. The optical path (core) for transmitting the light 9 including the fluorescence 11 toward the half mirror 3 is constituted by one optical path (core 5 c) of one optical fiber 5. Therefore, compared with the structure which transmits the light 9 containing the ultraviolet light 8 and the fluorescence 11 using a some optical fiber, the liquid film thickness measuring apparatus 20 can be made more compact, and the liquid film thickness is equivalent. The cost of the measuring device 20 can be reduced.

[第2実施形態]
(液膜厚さ計測装置の構成)
次に、図3を参照して、本発明の第2実施形態に係る液膜厚さ計測装置の構成について説明する。なお、以下では、第1実施形態と共通する要素については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
[Second Embodiment]
(Configuration of liquid film thickness measuring device)
Next, the configuration of the liquid film thickness measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following, elements common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.

図3(a)は、第2実施形態に係る液膜厚さ計測装置20zの構成を概略的に示す断面図である。図3(b)は、光路切替装置30付近の要部断面図であり、2つの光ファイバ5x及び5yのうち、光ファイバ5yを用いて光ファイバ5yの一端5yaに対し逆側となる他端(先端;図示略)に対面する液膜12(図示略)の厚さFを計測するときの光路切替装置30の動作説明図を示す。図3(c)は、光路切替装置30付近の要部断面図であり、2つの光ファイバ5x及び5yのうち、光ファイバ5xを用いて光ファイバ5xの一端5xaに対し逆側となる他端(先端;図示略)に対面する液膜12(図示略)の厚さFを計測するときの光路切替装置30の動作説明図を示す。   FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the liquid film thickness measuring device 20z according to the second embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view of the main part in the vicinity of the optical path switching device 30, and of the two optical fibers 5x and 5y, the other end that is opposite to the one end 5ya of the optical fiber 5y using the optical fiber 5y. The operation | movement explanatory drawing of the optical path switching apparatus 30 when measuring the thickness F of the liquid film 12 (illustration abbreviation) which faces (tip; illustration abbreviation) is shown. FIG. 3C is a cross-sectional view of the main part in the vicinity of the optical path switching device 30, and of the two optical fibers 5x and 5y, the other end that is opposite to the one end 5xa of the optical fiber 5x using the optical fiber 5x. The operation | movement explanatory drawing of the optical path switching apparatus 30 when measuring the thickness F of the liquid film 12 (illustration abbreviation) which faces (tip; illustration abbreviation) is shown.

第1実施形態に係る液膜厚さ計測装置20は、1つの光ファイバ5を用いて1箇所の液膜12の厚さを計測する構成であった。   The liquid film thickness measuring device 20 according to the first embodiment is configured to measure the thickness of one liquid film 12 using one optical fiber 5.

これに対して、第2実施形態に係る液膜厚さ計測装置20zは、複数の光ファイバを用いて複数箇所の液膜12の厚さを計測する構成を有する。具体的には、第2実施形態に係る液膜厚さ計測装置20zは、第1実施形態と同様の構成を有する光学系本体20xと、光学系本体20xに対して接合される光路切替装置30と、光路切替装置30に対して接合される、2つの光ファイバ(光ファイバ5x及び光ファイバ5y)と、を備える。   In contrast, the liquid film thickness measuring device 20z according to the second embodiment has a configuration for measuring the thickness of the liquid film 12 at a plurality of locations using a plurality of optical fibers. Specifically, the liquid film thickness measuring device 20z according to the second embodiment includes an optical system main body 20x having the same configuration as that of the first embodiment, and an optical path switching device 30 joined to the optical system main body 20x. And two optical fibers (optical fiber 5x and optical fiber 5y) joined to the optical path switching device 30.

光路切替装置30は、筐体21と、ミラー22と、モータ23と、複数のカップリング4と、を備える。   The optical path switching device 30 includes a housing 21, a mirror 22, a motor 23, and a plurality of couplings 4.

筐体21は、例えば箱状の形状を有し、カップリング4を介して光学系本体20xに接合されている。   The housing 21 has, for example, a box shape, and is joined to the optical system main body 20 x via the coupling 4.

ミラー22は、受けた光を反射させる反射面22aを含んで構成される。ミラー22は、ハーフミラー3を透過した発光素子2側からの紫外光8がミラー22の反射面22aに対して所定の傾斜角(例えば、45度)で入射するように、且つ、液膜12側から光ファイバ5x又は光ファイバ5yの光路(コア5c)を通じて出射された蛍光11を含む光9がミラー22の反射面22aに対して所定の傾斜角(例えば、45度)で入射するような状態にて筐体21内に収容されている。   The mirror 22 includes a reflection surface 22a that reflects received light. The mirror 22 is configured so that the ultraviolet light 8 from the light emitting element 2 side transmitted through the half mirror 3 is incident on the reflecting surface 22a of the mirror 22 at a predetermined inclination angle (for example, 45 degrees), and the liquid film 12 The light 9 including the fluorescence 11 emitted from the side through the optical fiber 5x or the optical path (core 5c) of the optical fiber 5y is incident on the reflecting surface 22a of the mirror 22 at a predetermined inclination angle (for example, 45 degrees). It is accommodated in the housing 21 in a state.

モータ23は、ミラー22に接続され、ミラー22を回転させる。モータ23としては、例えばステッピングモータなどが挙げられる。   The motor 23 is connected to the mirror 22 and rotates the mirror 22. An example of the motor 23 is a stepping motor.

光ファイバ5xは、上記した光ファイバ5と同様の構成を有する。光ファイバ5xの一端5xa側は、筐体21の外壁に配置されたカップリング4に接合されている。一方、光ファイバ5xの一端5xaに対し逆側となる他端側(先端側;図示略)は、図示しない基材10の貫通孔10hに挿入されており、さらに当該光ファイバ5xの先端は、図示を省略するが、液膜12が付着する基材10の面10aと同一面上に位置していると共に、光ファイバ5xの一端5xa側から入射した紫外光8を液膜12の計測部分に向けて伝送することが可能な位置に配置されている。   The optical fiber 5x has the same configuration as the optical fiber 5 described above. One end 5xa side of the optical fiber 5x is joined to the coupling 4 disposed on the outer wall of the housing 21. On the other hand, the other end side (tip side; not shown) opposite to the one end 5xa of the optical fiber 5x is inserted into a through hole 10h of the base material 10 (not shown), and the tip of the optical fiber 5x is Although not shown in the drawing, the ultraviolet light 8 that is located on the same surface as the surface 10a of the substrate 10 to which the liquid film 12 adheres and is incident from the one end 5xa side of the optical fiber 5x is input to the measurement portion of the liquid film 12. It is arranged at a position where transmission is possible.

光ファイバ5yも、上記した光ファイバ5と同様の構成を有する。光ファイバ5yの一端5yaは、筐体21の外壁に且つ光ファイバ5xの一端5xaと逆側に配置されたカップリング4に接合されている。一方、光ファイバ5yの一端5yaに対し逆側となる他端側(先端側;図示略)は、図示しない基材10の貫通孔10hに挿入されており、さらに当該光ファイバ5yの先端は、図示を省略するが、液膜12が付着する基材10の面10aと同一面上に位置していると共に、光ファイバ5yの一端5ya側から入射した紫外光8を液膜12(上記した光ファイバ5xの先端が対面する液膜12の計測部分と異なる他の計測部分)に向けて伝送することが可能な位置に配置されている。   The optical fiber 5y has the same configuration as the optical fiber 5 described above. One end 5ya of the optical fiber 5y is joined to the coupling 4 disposed on the outer wall of the housing 21 and on the opposite side to the one end 5xa of the optical fiber 5x. On the other hand, the other end side (tip side; not shown) opposite to the one end 5ya of the optical fiber 5y is inserted into a through hole 10h of the base material 10 (not shown), and the tip of the optical fiber 5y is Although not shown, the ultraviolet light 8 that is located on the same surface as the surface 10a of the substrate 10 to which the liquid film 12 adheres and is incident from the one end 5ya side of the optical fiber 5y is applied to the liquid film 12 (the above-described light The fiber 5x is disposed at a position where transmission can be performed toward another measurement portion that is different from the measurement portion of the liquid film 12 that the tip of the fiber 5x faces.

次に、液膜厚さ計測装置20zを用いた液膜12の厚さFの計測方法について述べる。   Next, a method for measuring the thickness F of the liquid film 12 using the liquid film thickness measuring device 20z will be described.

この光路切替装置30において、モータ23は、ハーフミラー3を透過した発光素子2側からの紫外光8がミラー22の反射面22aによって2つの光ファイバ(光ファイバ5x及び光ファイバ5y)のうち、いずれかの光ファイバの一端の光路(コア5c)に向けて反射されるように、且つ、液膜12側から当該いずれかの光ファイバを通じて出射された蛍光11を含む光9がミラー22の反射面22aによってハーフミラー3に向けて反射されるように、ミラー22の回転角度を制御する。例えば、2つの光ファイバ(光ファイバ5x及び光ファイバ5y)のうち光ファイバ5yを用いて液膜12の厚さFを計測する場合には、モータ23は、図3(b)に示すように、ミラー22の反射面22aを光ファイバ5yの一端5yaの光路(コア5c)に対して対面させるようにミラー22の回転角度を制御する。一方、2つの光ファイバ(光ファイバ5x及び光ファイバ5y)のうち光ファイバ5xを用いて液膜12の厚さFを計測する場合には、モータ23は、図3(c)に示すように、ミラー22の反射面22aを光ファイバ5xの一端5xaの光路(コア5c)に対して対面させるようにミラー22の回転角度を制御する。   In this optical path switching device 30, the motor 23 is configured such that the ultraviolet light 8 from the light emitting element 2 side that has passed through the half mirror 3 is reflected by the reflection surface 22 a of the mirror 22 and is out of two optical fibers (optical fiber 5 x and optical fiber 5 y). The light 9 including the fluorescence 11 emitted from one of the optical fibers through the optical fiber so as to be reflected toward the optical path (core 5 c) at one end of one of the optical fibers is reflected by the mirror 22. The rotation angle of the mirror 22 is controlled so as to be reflected toward the half mirror 3 by the surface 22a. For example, when the thickness F of the liquid film 12 is measured using the optical fiber 5y of the two optical fibers (the optical fiber 5x and the optical fiber 5y), the motor 23 is as shown in FIG. The rotation angle of the mirror 22 is controlled so that the reflection surface 22a of the mirror 22 faces the optical path (core 5c) of the one end 5ya of the optical fiber 5y. On the other hand, when measuring the thickness F of the liquid film 12 using the optical fiber 5x of the two optical fibers (the optical fiber 5x and the optical fiber 5y), the motor 23 is as shown in FIG. The rotation angle of the mirror 22 is controlled so that the reflection surface 22a of the mirror 22 faces the optical path (core 5c) of the one end 5xa of the optical fiber 5x.

このように、この光路切替装置30では、モータ23を通じてミラー22の回転角度を制御することによって、光ファイバ5x及び光ファイバ5yのうち、計測対象となる光ファイバの光路に切り替える。これにより、光学系本体20xから出射される紫外光8の伝送、及び液膜12側から発せられる蛍光11を含む光9の伝送が当該計測対象となる光ファイバの光路によって行われることになる。その結果、複数箇所の液膜12の厚さ(本例では、上記した液膜12の計測部分及び他の計測部分の各厚さ)Fの計測をすることが可能となる。   Thus, in this optical path switching device 30, by controlling the rotation angle of the mirror 22 through the motor 23, the optical path is switched to the optical path of the optical fiber to be measured among the optical fiber 5x and the optical fiber 5y. Thereby, the transmission of the ultraviolet light 8 emitted from the optical system main body 20x and the transmission of the light 9 containing the fluorescence 11 emitted from the liquid film 12 side are performed by the optical path of the optical fiber to be measured. As a result, it is possible to measure the thickness F of the liquid film 12 at a plurality of locations (in this example, the thicknesses of the measurement portion of the liquid film 12 and the thicknesses of the other measurement portions).

なお、上記の第2実施形態に係る液膜厚さ計測装置20zでは、2つの光ファイバ(光ファイバ5x及び光ファイバ5y)を用いて液膜12の厚さFを計測するようにしたが、これに限らず、本発明に係る液膜厚さ計測装置では、2つ以上の光ファイバを用いて液膜12の厚さFを計測するようにしてもよい。例えば、図4(a)は、図3(a)の切断線A−A’に沿った他の形態例に係る光路切替装置31の要部断面図であり、光路切替装置31において4つの光ファイバ5を用いた例を示す。同様に、図4(b)は、図4(a)に対応する他の形態例に係る光路切替装置32の要部断面図であり、光路切替装置32において6つの光ファイバ5を用いた例を示す。同様に、図4(c)は、図4(a)に対応する他の形態例に係る光路切替装置33の要部断面図であり、光路切替装置33において8つの光ファイバ5を用いた例を示す。なお、図4(a)乃至図4(c)では、光路切替装置30と同一の要素については同一の符号を付している。また、光路切替装置31〜33の作動原理は、光路切替装置30と同様であり、その説明は省略する。   In the liquid film thickness measuring apparatus 20z according to the second embodiment, the thickness F of the liquid film 12 is measured using two optical fibers (the optical fiber 5x and the optical fiber 5y). However, the liquid film thickness measuring apparatus according to the present invention is not limited to this, and the thickness F of the liquid film 12 may be measured using two or more optical fibers. For example, FIG. 4A is a cross-sectional view of a main part of an optical path switching device 31 according to another embodiment taken along the cutting line AA ′ in FIG. An example using the fiber 5 is shown. Similarly, FIG. 4B is a cross-sectional view of a main part of an optical path switching device 32 according to another embodiment corresponding to FIG. 4A, and an example in which six optical fibers 5 are used in the optical path switching device 32. Indicates. Similarly, FIG. 4C is a cross-sectional view of a main part of an optical path switching device 33 according to another embodiment corresponding to FIG. 4A, and an example in which eight optical fibers 5 are used in the optical path switching device 33. Indicates. 4A to 4C, the same elements as those in the optical path switching device 30 are denoted by the same reference numerals. Moreover, the operation principle of the optical path switching devices 31 to 33 is the same as that of the optical path switching device 30, and the description thereof is omitted.

[内燃機関への適用例]
本発明に係る液膜厚さ計測装置を内燃機関に適用すれば、液膜(例えば、紫外光を照射することにより励起されて蛍光を発光する添加剤を有する燃料の薄膜;以下同様の意味で用いる)の厚さFを計測することができ、また、この計測結果に基づいて内燃機関における燃料噴射の適切な制御を行うことができるといった利点を有する。そこで、以下では、図5を参照して、本発明に係る液膜厚さ計測装置の一例としての第2実施形態に係る液膜厚さ計測装置20zを内燃機関に適用した例について説明する。
[Application example for internal combustion engine]
When the liquid film thickness measuring device according to the present invention is applied to an internal combustion engine, a liquid film (for example, a fuel thin film having an additive that emits fluorescence when irradiated with ultraviolet light; The thickness F of the internal combustion engine can be appropriately controlled based on the measurement result. Therefore, an example in which the liquid film thickness measuring device 20z according to the second embodiment as an example of the liquid film thickness measuring device according to the present invention is applied to an internal combustion engine will be described below with reference to FIG.

(内燃機関の制御装置の構成)
図5は、第2実施形態に係る液膜厚さ計測装置20zを適用した内燃機関の制御装置の構成を概略的に示す断面図である。なお、図5では、破線矢印がガスの流れを示し、実線矢印が信号の入出力を示している。
(Configuration of control device for internal combustion engine)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a control device for an internal combustion engine to which the liquid film thickness measuring device 20z according to the second embodiment is applied. In FIG. 5, broken line arrows indicate gas flows, and solid line arrows indicate signal input and output.

内燃機関(エンジン)80の制御装置100は、電子式車両運転制御装置の一例としてのECU(Engine Control Unit)112によって内燃機関80を制御する装置であり、主に、シリンダ(気筒)121、シリンダヘッド119、燃料タンク115及び液膜厚さ計測装置20zなどを備える。なお、この他にも内燃機関80の制御装置100には、内燃機関80や電装部品などの始動・停止等を行うためのキースイッチ、内燃機関80の始動時にクランキングによって回転力を付与するためのスタータ、スタータのオン・オフ動作を検知するスタータスイッチなどが設けられるが、図5ではそれらの図示を省略している。   The control device 100 of the internal combustion engine (engine) 80 is a device that controls the internal combustion engine 80 by an ECU (Engine Control Unit) 112 as an example of an electronic vehicle operation control device, and mainly includes a cylinder 121 and a cylinder. A head 119, a fuel tank 115, a liquid film thickness measuring device 20z, and the like are provided. In addition to this, the control device 100 of the internal combustion engine 80 is provided with a key switch for starting and stopping the internal combustion engine 80 and electrical components, and for applying rotational force by cranking when the internal combustion engine 80 is started. Starter, a starter switch for detecting on / off operation of the starter, and the like are provided, but these are not shown in FIG.

シリンダ121は、シリンダヘッド119の下方に配置されている。なお、本実施形態では、内燃機関80においてシリンダ121の数に制限はない。シリンダ121の内部などには、内燃機関80の各部を冷却するための冷却水が流通するウォータージャケット122が設けられている。ウォータージャケット122内を流通する冷却水の温度は、シリンダ121に取り付けられた水温センサ110によって検出される。シリンダ121の内側には、ピストン123が当該シリンダ121の内壁に沿って往復運動可能な状態で配置されている。ピストン123はコネクティングロッド124を介しクランクシャフト125に連結されている。ピストン123の往復運動はコネクティングロッド124によって回転運動に変換された後、クランクシャフト125に伝達される。シリンダ121内におけるピストン123の行程位置の判別、つまり気筒判別は、クランク角度センサ111によってクランクシャフト125の回転位置(クランク角度)を検出することによって行われる。また、内燃機関80における点火時期制御及び燃料噴射時期制御等を含む各種の制御は、クランク角度の検出に基づいて行われる。ピストン123とシリンダ121とシリンダヘッド119の間には燃焼室106が形成されている。   The cylinder 121 is disposed below the cylinder head 119. In the present embodiment, the number of cylinders 121 in the internal combustion engine 80 is not limited. A water jacket 122 through which cooling water for cooling each part of the internal combustion engine 80 is provided inside the cylinder 121 and the like. The temperature of the cooling water flowing through the water jacket 122 is detected by a water temperature sensor 110 attached to the cylinder 121. A piston 123 is disposed inside the cylinder 121 in a state where the piston 123 can reciprocate along the inner wall of the cylinder 121. The piston 123 is connected to the crankshaft 125 via a connecting rod 124. The reciprocating motion of the piston 123 is converted into a rotational motion by the connecting rod 124 and then transmitted to the crankshaft 125. Determination of the stroke position of the piston 123 in the cylinder 121, that is, cylinder determination is performed by detecting the rotational position (crank angle) of the crankshaft 125 by the crank angle sensor 111. Various controls including ignition timing control and fuel injection timing control in the internal combustion engine 80 are performed based on detection of the crank angle. A combustion chamber 106 is formed between the piston 123, the cylinder 121, and the cylinder head 119.

シリンダヘッド119には、主に、吸気通路128、スロットル弁101、サージタンク102、吸気ポート105及び吸気弁107を含む吸気系、排気弁109及び排気通路120を含む排気系、点火装置118などが設けられている。外部から導入された空気(吸気)は吸気通路128を通過し、その通過した空気はスロットル弁101によってその吸入量が調整され、さらに吸入量が調整された空気はサージタンク102及び吸気ポート105を介して燃焼室(気筒内)106へ供給される。サージタンク102には、当該サージタンク102内の吸気の圧力を検出するための吸気圧センサ103が設けられている。 吸気弁107は、ECU112によって開閉制御されることにより、吸気ポート105と燃焼室106との連通/遮断を行う。吸気弁107の近くには、吸気弁107を駆動するカム(図示略)の角度を検出するためのカム角度センサ108が設けられている。吸気ポート105には、燃料噴射装置(インジェクタ)104が設けられている。燃焼噴射装置104は、燃料導入経路(燃料配管)126を介して、適量の燃料(液膜の成分)127を保持する燃料タンク115に接続されている。燃焼噴射装置104は、ECU50から出力される信号Sig8に基づいて燃料噴射量や燃料噴射時期などが制御され、吸気ポート105に向けて燃料(液膜の成分)を噴射する。吸気ポート105に向けて噴射された燃料は、さらに燃焼室106内へ供給される。   The cylinder head 119 mainly includes an intake passage 128, a throttle valve 101, a surge tank 102, an intake system including an intake port 105 and an intake valve 107, an exhaust system including an exhaust valve 109 and an exhaust passage 120, an ignition device 118, and the like. Is provided. The air (intake) introduced from the outside passes through the intake passage 128, and the intake air is adjusted by the throttle valve 101, and the intake air is adjusted by the surge tank 102 and the intake port 105. To the combustion chamber (inside the cylinder) 106. The surge tank 102 is provided with an intake pressure sensor 103 for detecting the pressure of intake air in the surge tank 102. The intake valve 107 is controlled to be opened and closed by the ECU 112, thereby communicating / blocking the intake port 105 and the combustion chamber 106. Near the intake valve 107, a cam angle sensor 108 for detecting the angle of a cam (not shown) that drives the intake valve 107 is provided. The intake port 105 is provided with a fuel injection device (injector) 104. The combustion injection device 104 is connected to a fuel tank 115 that holds an appropriate amount of fuel (liquid film component) 127 via a fuel introduction path (fuel piping) 126. The combustion injection device 104 controls the fuel injection amount, fuel injection timing, and the like based on the signal Sig8 output from the ECU 50, and injects fuel (liquid film component) toward the intake port 105. The fuel injected toward the intake port 105 is further supplied into the combustion chamber 106.

燃焼室106内では、点火装置118による点火によって、供給された空気と燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン123がシリンダ121の内壁に沿って往復運動し、この往復運動がコネクティングロッド124を介してクランクシャフト125に伝達され、クランクシャフトが回転する。また、燃焼室106内の混合気の燃焼によって生じた排気は排気通路120へ排出され、さらに図示しない触媒及びマフラーなどを通じて外部へ排出される。排気弁109は、排気通路120側から燃焼室106側にかけて設けられ、ECU112によって開閉制御されることにより、排気通路120と燃焼室106の連通/遮断を行う。   In the combustion chamber 106, the supplied air / fuel mixture is combusted by ignition by the ignition device 118. In this case, the piston 123 reciprocates along the inner wall of the cylinder 121 by the combustion, and this reciprocating motion is transmitted to the crankshaft 125 via the connecting rod 124 to rotate the crankshaft. Exhaust gas generated by the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 106 is discharged to the exhaust passage 120 and further discharged to the outside through a catalyst, a muffler and the like (not shown). The exhaust valve 109 is provided from the exhaust passage 120 side to the combustion chamber 106 side, and is controlled to be opened and closed by the ECU 112, thereby communicating / blocking the exhaust passage 120 and the combustion chamber 106.

液膜厚さ計測装置20zは、ECU112から所定のタイミングで供給される計測指令に係る信号Sig1に基づいて計測を開始し、本例では吸気ポート105の壁面105aに付着した燃料の液膜の厚さFを計測する役割を果たす。液膜厚さ計測装置20zにおける2つの光ファイバ5x及び5yのうち、一方の光ファイバ5xの先端5xbは、吸気ポート105の壁面105aと同一面上に配置されており、吸気ポート105の壁面105aに付着した液膜の厚さFを計測する光ファイバとして用いられ、他方の光ファイバ5yは、後述する単位蛍光強度当たりの液膜の厚さFを計測するための光ファイバとして用いられる。   The liquid film thickness measuring device 20z starts measurement based on a signal Sig1 related to a measurement command supplied from the ECU 112 at a predetermined timing. In this example, the thickness of the liquid film of fuel attached to the wall surface 105a of the intake port 105 is measured. It plays the role of measuring F. Of the two optical fibers 5x and 5y in the liquid film thickness measuring device 20z, the tip 5xb of one optical fiber 5x is disposed on the same plane as the wall surface 105a of the intake port 105, and the wall surface 105a of the intake port 105 The other optical fiber 5y is used as an optical fiber for measuring the thickness F of the liquid film per unit fluorescence intensity, which will be described later.

ECU112は、図示を省略するが、CPU(Central Processing Unit)を含む演算手段と、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を含む記憶手段と、を備える。ECU112には、液膜厚さ計測装置20zの光センサ7から液膜の厚さFに係る信号(即ち、液膜の蛍光部分の蛍光の強度に応じた出力電圧値Vに係る信号)Sig2、クランク角度センサ111からクランク角度に係る信号Sig3、水温センサ110から冷却水の温度に係る信号Sig4、カム角度センサ108からカム角度に係る信号Sig5、吸気圧センサ103からサージタンク102内の吸気の圧力に係る信号Sig6、キースイッチのイグニション端子からキースイッチのオン・オフ動作に係る信号IG、スタータスイッチからスタータのオン・オフ動作に係る信号STなど各種センサや各種装置からの信号が入力され、これに基づいてECU112は内燃機関80に対する制御を行う。   Although not shown, the ECU 112 includes arithmetic means including a CPU (Central Processing Unit) and storage means including a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The ECU 112 sends a signal related to the thickness F of the liquid film from the optical sensor 7 of the liquid film thickness measuring device 20z (that is, a signal related to the output voltage value V corresponding to the fluorescence intensity of the fluorescent portion of the liquid film) Sig2, The crank angle signal 111 from the crank angle sensor 111 is related to the crank angle, the signal Sig4 is related to the coolant temperature from the water temperature sensor 110, the signal Sig5 is related to the cam angle from the cam angle sensor 108, and the intake pressure in the surge tank 102 from the intake pressure sensor 103. The signal Sig6 related to the signal, the signal IG related to the on / off operation of the key switch from the ignition terminal of the key switch, and the signal ST related to the on / off operation of the starter from the starter switch Based on this, the ECU 112 controls the internal combustion engine 80.

本発明では、ECU112は、後述において、単位蛍光強度当たりの液膜の厚さを算出する液膜厚さ換算手段、液膜の厚さFから液膜の付着量Mを算出する液膜付着量算出手段、過渡運転時における噴射量増量係数Yを決定する噴射量増量係数決定手段、燃焼室内(筒内)106に対する流入量Ciを算出する筒内流入量算出手段、噴射量増量係数Yに対する補正係数xを算出する補正係数算出手段として機能する。   In the present invention, the ECU 112, as will be described later, is a liquid film thickness conversion means for calculating the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity, and the liquid film adhesion amount for calculating the liquid film adhesion amount M from the liquid film thickness F. Calculation means, injection amount increase coefficient determination means for determining the injection amount increase coefficient Y during transient operation, in-cylinder inflow amount calculation means for calculating the inflow amount Ci into the combustion chamber (in-cylinder) 106, correction for the injection amount increase coefficient Y It functions as correction coefficient calculation means for calculating the coefficient x.

以上の内燃機関80の制御装置100に適用される液膜厚さ計測装置20zはコンパクトな構成を有するので、内燃機関80の省スペース化に貢献するフィードバック用のセンサとして用いることが可能となる。   Since the liquid film thickness measuring device 20z applied to the control device 100 of the internal combustion engine 80 has a compact configuration, it can be used as a feedback sensor that contributes to space saving of the internal combustion engine 80.

(液膜厚さの基準点算出方法)
次に、図6を参照して、液膜の厚さFの基準点(液膜の厚さFが0となる点であり、以下同様の意味で用いる)の算出方法について説明する。
(Reference point calculation method for liquid film thickness)
Next, a method for calculating the reference point of the liquid film thickness F (the point at which the liquid film thickness F is 0, which will be used in the same meaning below) will be described with reference to FIG.

図6(a)は、液膜の厚さFの基準点算出方法に係るタイムチャートを示す。図6(a)において、縦軸には、燃料噴射装置104を動作させるためのON・OFF信号の出力状態、及び発光素子2を発光(駆動)するためのON・OFF信号の出力状態を示し、また、横軸には時間を示している。図6(b)は、図6(a)における液膜の厚さFの基準点に対応する光センサ7の出力電圧値V0を示し、図6(c)は、図6(a)における1回目の液膜の厚さFに対応する光センサ7の出力電圧値V1を示す。   FIG. 6A shows a time chart according to the reference point calculation method for the thickness F of the liquid film. In FIG. 6A, the vertical axis indicates the output state of the ON / OFF signal for operating the fuel injection device 104 and the output state of the ON / OFF signal for emitting (driving) the light emitting element 2. The horizontal axis indicates time. FIG. 6B shows the output voltage value V0 of the photosensor 7 corresponding to the reference point of the liquid film thickness F in FIG. 6A, and FIG. 6C shows 1 in FIG. The output voltage value V1 of the optical sensor 7 corresponding to the thickness F of the second liquid film is shown.

内燃機関80内は外乱が大きいため、液膜の厚さFの基準点を取ることは難しい。本実施形態では、内燃機関80のクランキング時(スタータによる内燃機関80の始動時)の燃料噴射前を基準状態としたときに、当該基準状態の時に、発光素子2側から内燃機関80の壁面、例えば吸気ポート105の壁面105aに付着した液膜に対し光ファイバ5xを通じて紫外光8を照射し、その照射によって液膜から発せられた蛍光11の強度を光センサ7によって検出し、その検出した蛍光11の強度に対応する光センサ7からの出力電圧値V0を液膜の厚さFの基準点とする。   Since the disturbance in the internal combustion engine 80 is large, it is difficult to take a reference point for the thickness F of the liquid film. In the present embodiment, when the internal combustion engine 80 is cranked (when the internal combustion engine 80 is started by the starter) before fuel injection is set to the reference state, the wall surface of the internal combustion engine 80 from the light emitting element 2 side in the reference state. For example, the liquid film adhering to the wall surface 105a of the intake port 105 is irradiated with the ultraviolet light 8 through the optical fiber 5x, and the intensity of the fluorescence 11 emitted from the liquid film by the irradiation is detected by the optical sensor 7 and detected. The output voltage value V0 from the optical sensor 7 corresponding to the intensity of the fluorescence 11 is set as a reference point for the thickness F of the liquid film.

より具体的には、まず、キースイッチのイグニション端子からキースイッチのON動作に係る信号IG、及びスタータスイッチからスタータのON動作に係る信号STがそれぞれECU112に入力されると、ECU112は、内燃機関80のクランキング時であって、燃料噴射装置104により吸気ポート105に向けて燃料噴射を行う(燃料噴射信号Sig8の出力がONとなる)前に、液膜厚さ計測装置20zに対して液膜の厚さFを計測するための信号(発光素子2を駆動するための基準点補正用信号)Sig1を出力する。   More specifically, first, when the signal IG related to the ON operation of the key switch from the ignition terminal of the key switch and the signal ST related to the ON operation of the starter from the starter switch are respectively input to the ECU 112, the ECU 112 At the time of 80 cranking, before the fuel injection to the intake port 105 is performed by the fuel injection device 104 (the output of the fuel injection signal Sig8 is turned ON), the liquid film thickness measuring device 20z A signal (reference point correction signal for driving the light emitting element 2) Sig1 for measuring the film thickness F is output.

これにより、発光素子2より紫外光8が発光され、その発光された紫外光8は、上記した原理に基づき光ファイバ5xの先端5xbから吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜に向けて照射される。ここで、液膜には、通常、様々な添加剤が混入されており、その液膜に含まれる添加剤に対して紫外光8を照射すると当該添加剤の蛍光部分は励起し蛍光11を含む光9を発光する。この蛍光11を含む光9を光ファイバ5xの先端5xbが受光すると、その受光した蛍光11を含む光9は、上記した原理に基づき紫外光カットフィルタ6によって蛍光11のみが取り出され、その取り出された蛍光11は光センサ7によって受光される。光センサ7は、その受光した液膜の蛍光部分の強度を検出すると共に、その検出した液膜の蛍光11の強度に応じた出力電圧値V0に係る信号Sig2をECU112に出力する。ECU112は、その出力電圧値V0を受け取ると、その出力電圧値V0を液膜の厚さFが0となる基準点とする。この基準点を元にして、光センサ7からの出力電圧値Vから、液膜の厚さFを換算する。   Thereby, the ultraviolet light 8 is emitted from the light emitting element 2, and the emitted ultraviolet light 8 is irradiated toward the liquid film adhering to the wall surface 105a of the intake port 105 from the tip 5xb of the optical fiber 5x based on the principle described above. Is done. Here, various additives are usually mixed in the liquid film, and when the additive contained in the liquid film is irradiated with ultraviolet light 8, the fluorescent part of the additive is excited and contains fluorescence 11. Light 9 is emitted. When the light 9 containing the fluorescence 11 is received by the tip 5xb of the optical fiber 5x, only the fluorescence 11 is extracted from the received light 9 containing the fluorescence 11 by the ultraviolet light cut filter 6 based on the principle described above. The fluorescent light 11 is received by the optical sensor 7. The optical sensor 7 detects the intensity of the fluorescent portion of the received liquid film and outputs a signal Sig2 related to the output voltage value V0 corresponding to the detected intensity of the fluorescence 11 of the liquid film to the ECU 112. When the ECU 112 receives the output voltage value V0, the ECU 112 sets the output voltage value V0 as a reference point at which the liquid film thickness F becomes zero. Based on this reference point, the thickness F of the liquid film is converted from the output voltage value V from the optical sensor 7.

なお、内燃機関80の壁面にはデポジットなどが堆積し易く、このため光ファイバ5xの先端5xb及び光ファイバ5yの先端5ybに対してデポジットなどが付着し易い。もし、光ファイバ5xの先端5xb及び光ファイバ5yの先端5ybにデポジットなどが付着してしまうと、液膜厚さ計測装置20zによる液膜の厚さFの計測感度が低下してしまう虞がある。   It should be noted that deposits and the like are easily deposited on the wall surface of the internal combustion engine 80, and therefore deposits and the like are likely to adhere to the tip 5xb of the optical fiber 5x and the tip 5yb of the optical fiber 5y. If deposits or the like adhere to the tip 5xb of the optical fiber 5x and the tip 5yb of the optical fiber 5y, the measurement sensitivity of the liquid film thickness F by the liquid film thickness measuring device 20z may be reduced. .

そこで、本発明では、光ファイバ5xの先端5xb及び光ファイバ5yの先端5ybの各々に対して、デポジットなどを分解する光触媒などを塗布しておくことが好ましい。これにより、光ファイバ5xの先端5xb及び光ファイバ5yの先端5ybに対するデポジットなどの付着を抑制でき、液膜厚さ計測装置20zによる液膜の厚さFの計測感度が低下してしまうことを抑制できる。   Therefore, in the present invention, it is preferable to apply a photocatalyst or the like that decomposes deposits or the like to each of the tip 5xb of the optical fiber 5x and the tip 5yb of the optical fiber 5y. Thereby, adhesion of deposits etc. to the tip 5xb of the optical fiber 5x and the tip 5yb of the optical fiber 5y can be suppressed, and the measurement sensitivity of the liquid film thickness F by the liquid film thickness measuring device 20z is suppressed from being lowered. it can.

(光センサの出力電圧値から液膜厚さへの換算方法)
次に、光センサ7の出力電圧値Vから液膜の厚さFへ換算するための方法について説明する。
(Conversion method from optical sensor output voltage value to liquid film thickness)
Next, a method for converting the output voltage value V of the optical sensor 7 to the liquid film thickness F will be described.

本実施形態では、液膜厚さ計測装置20zは、ECU112からの計測指令に係る信号Sig1に基づき、上記した液膜厚さの基準点算出方法によって算出された基準電圧値V0と、1サイクル毎に算出された光センサ7の出力電圧値Vi(iは自然数;例えば、「V1」は図6(c)に示す1回目のサイクルに係る出力電圧値を、「V2」は2回目のサイクルに係る出力電圧値を、・・・、「Vi」はi回目のサイクルに係る出力電圧値を夫々示している)とに基づいて、1サイクル毎の液膜の厚さFを算出する。なお、「1サイクル」とは、例えば、内燃機関が4気筒の場合、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、排気行程に至る一連の行程をいう。   In the present embodiment, the liquid film thickness measuring device 20z is based on the reference voltage value V0 calculated by the above-described liquid film thickness reference point calculation method based on the signal Sig1 related to the measurement command from the ECU 112, and every cycle. The output voltage value Vi (i is a natural number; for example, “V1” is the output voltage value related to the first cycle shown in FIG. 6C, and “V2” is the second cycle calculated in Based on the output voltage value,..., “Vi” indicates the output voltage value in the i-th cycle, respectively, and the liquid film thickness F is calculated for each cycle. Note that “one cycle” means, for example, when the internal combustion engine has four cylinders, a series of strokes including an intake stroke, a compression stroke, a combustion / expansion stroke, and an exhaust stroke.

より具体的には、ECU112は、液膜厚さ計測装置20zによる基準電圧値V0の計測後であって、吸気行程の終了後の吸気弁107及び排気弁109が閉じられている期間中に、以下の式1に基づいて、内燃機関80の吸気ポート105の壁面105aに付着する1サイクル毎の液膜の厚さFを算出する。   More specifically, the ECU 112 is after the reference voltage value V0 is measured by the liquid film thickness measuring device 20z and during the period in which the intake valve 107 and the exhaust valve 109 are closed after the end of the intake stroke. Based on the following formula 1, the thickness F of the liquid film for each cycle adhering to the wall surface 105a of the intake port 105 of the internal combustion engine 80 is calculated.

Fi=Vi−V0 (添え字の「i」はサイクル数を示す) (式1)
ここで、内燃機関80の液膜には、通常、蛍光物質(例えば、ガソリンやディーゼルの添加剤に含まれる)が混入されているが、同一の燃料(液膜)であっても製造ロット毎に蛍光物質の含有量は異なるものである。このため、液膜の蛍光11の強度は燃料の製造ロット毎に異なるものであり、それ故、液膜の厚さFも燃料の製造ロット毎に異なってしまうことになる。このような弊害を除去する為には、絶えず液膜の蛍光強度の校正を行う必要がある。
Fi = Vi−V0 (Subscript “i” indicates the number of cycles) (Formula 1)
Here, the liquid film of the internal combustion engine 80 is usually mixed with a fluorescent substance (for example, contained in an additive of gasoline or diesel), but even if the same fuel (liquid film) is used for each production lot. However, the content of the fluorescent substance is different. For this reason, the intensity of the fluorescence 11 of the liquid film differs for each fuel production lot, and therefore, the thickness F of the liquid film also differs for each fuel production lot. In order to remove such harmful effects, it is necessary to calibrate the fluorescence intensity of the liquid film continuously.

そこで、本実施形態では、燃料導入経路126に規定厚さ部分を設けて、その規定厚さ部分に流入する燃料を蛍光させて、その蛍光の強度などに基づき単位蛍光強度当たりの液膜の厚さを算出して、この算出値を上記の式1に反映させることで、絶えず液膜の蛍光強度の校正を行う。   Therefore, in the present embodiment, the fuel introduction path 126 is provided with a specified thickness portion, the fuel flowing into the specified thickness portion is fluorescent, and the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity is based on the intensity of the fluorescence. By calculating the thickness and reflecting the calculated value in the above equation 1, the fluorescence intensity of the liquid film is constantly calibrated.

以下、この点について、図5及び図7(a)を参照して説明する。   Hereinafter, this point will be described with reference to FIGS. 5 and 7A.

図7(a)は、図5の燃料導入経路126の領域A10付近に対応する拡大断面図であり、燃料導入経路126の途中に設けられた絞り方式に係る規定厚さ部分を模式的に示す。なお、図7(a)中の矢印方向は、燃料の流れる方向を示している。   FIG. 7A is an enlarged cross-sectional view corresponding to the vicinity of the region A10 of the fuel introduction path 126 in FIG. 5, and schematically shows a specified thickness portion related to the throttle method provided in the middle of the fuel introduction path 126. . In addition, the arrow direction in Fig.7 (a) has shown the direction through which a fuel flows.

図7(a)に示すように、燃料導入経路126の途中には、燃料タンク115と燃料噴射装置104とを繋ぐ本管126aから細くなるように絞り込まれた形状を有し、且つ規定の厚さ(燃料の流れる方向に対して直交する方向の長さ又は直径)Lを有する規定厚さ部分(矩形状の一点鎖線部分)116が設けられている。また、光ファイバ5yの先端5ybは、規定厚さ部分116に紫外光を照射する位置に配置されている。   As shown in FIG. 7A, in the middle of the fuel introduction path 126, the fuel tank 115 and the fuel injection device 104 are narrowed down from the main pipe 126a that connects the fuel tank 115 and the specified thickness. A defined thickness portion (rectangular one-dot chain line portion) 116 having a length L (length or diameter in a direction perpendicular to the direction of fuel flow) L is provided. Further, the tip 5yb of the optical fiber 5y is disposed at a position where the prescribed thickness portion 116 is irradiated with ultraviolet light.

以上の構成の下、液膜厚さ計測装置20zは、ECU112からの計測指令に係る信号Sig1に基づき、発光素子2より発光された紫外光8を、上記した原理に基づき光ファイバ5yの先端5ybから規定厚さ部分116内を流れる燃料に向けて照射する。これにより、燃料に含まれる添加剤の蛍光部分A11から蛍光11を含む光9が発せられる。この蛍光11を含む光9を光ファイバ5yの先端5ybが受光すると、その受光した蛍光11を含む光9は、上記した原理に基づき紫外光カットフィルタ6によって蛍光11のみが取り出され、その取り出された蛍光11は光センサ7によって受光される。光センサ7は、その受光した燃料の蛍光部分A11の強度を検出すると共に、その検出した燃料の蛍光の強度に応じた出力電圧値Vbaseに係る信号Sig2をECU112に出力する。   Under the above configuration, the liquid film thickness measuring device 20z converts the ultraviolet light 8 emitted from the light emitting element 2 into the tip 5yb of the optical fiber 5y based on the principle described above based on the signal Sig1 related to the measurement command from the ECU 112. To the fuel flowing through the defined thickness portion 116. Thereby, the light 9 containing the fluorescence 11 is emitted from the fluorescent portion A11 of the additive contained in the fuel. When the light 9 including the fluorescence 11 is received by the tip 5yb of the optical fiber 5y, only the fluorescence 11 is extracted from the received light 9 including the fluorescence 11 by the ultraviolet light cut filter 6 based on the principle described above. The fluorescent light 11 is received by the optical sensor 7. The optical sensor 7 detects the intensity of the fluorescent portion A11 of the received fuel and outputs a signal Sig2 related to the output voltage value Vbase corresponding to the detected fluorescence intensity of the fuel to the ECU 112.

ECU112は、単位蛍光強度当たりの液膜の厚さを算出する液膜厚さ換算手段として機能し、規定厚さ部分116における規定の厚さLと、光センサ7によって検出された規定厚さ部分116の蛍光11の強度に応じた出力電圧値Vbaseとに基づいて、単位蛍光強度当たりの液膜の厚さkを算出する。例えば、ECU112は、単位蛍光強度当たりの液膜の厚さkを以下の式2に基づいて算出する。   The ECU 112 functions as a liquid film thickness conversion means for calculating the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity, and the specified thickness L in the specified thickness portion 116 and the specified thickness portion detected by the optical sensor 7. The thickness k of the liquid film per unit fluorescence intensity is calculated based on the output voltage value Vbase corresponding to the intensity of the fluorescence 11 at 116. For example, the ECU 112 calculates the liquid film thickness k per unit fluorescence intensity based on the following Equation 2.

k=L/Vbase (式2)
ここで、上記の式2の右項において、「L」は規定厚さ部分116の厚さ(直径)であり、また、「Vbase」は規定厚さ部分116の蛍光11の強度に応じた出力電圧値である。
k = L / Vbase (Formula 2)
Here, in the right term of Equation 2 above, “L” is the thickness (diameter) of the specified thickness portion 116, and “Vbase” is the output corresponding to the intensity of the fluorescence 11 of the specified thickness portion 116. It is a voltage value.

次に、ECU112は、当該単位蛍光強度当たりの液膜(液膜)の厚さkと、上記した基準電圧値V0と、1サイクル毎に算出された光センサ7からの出力電圧値Viとに基づいて、1サイクル毎の液膜の厚さFiを算出する。   Next, the ECU 112 sets the liquid film (liquid film) thickness k per unit fluorescence intensity, the reference voltage value V0 described above, and the output voltage value Vi from the optical sensor 7 calculated for each cycle. Based on this, the liquid film thickness Fi for each cycle is calculated.

例えば、ECU112は、以下の式3に基づき液膜の厚さFiを算出する。   For example, the ECU 112 calculates the liquid film thickness Fi based on the following Equation 3.

Fi=k×(Vi−V0) (添え字の「i」はサイクル数を示す) (式3)
このように、内燃機関80の壁面、例えば吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜の厚さFは、出力電圧値Viの基準電圧値V0に対する差と、単位蛍光強度当たりの厚さkとにより算出される。
Fi = k × (Vi−V0) (Subscript “i” indicates the number of cycles) (Formula 3)
Thus, the thickness F of the liquid film adhering to the wall surface of the internal combustion engine 80, for example, the wall surface 105a of the intake port 105, is the difference between the output voltage value Vi with respect to the reference voltage value V0 and the thickness k per unit fluorescence intensity. Is calculated by

また、本発明において、液膜の厚さFをより精度良く算出するためには、液膜厚さ計測装置20z等に起因する計測ノイズを除去することが望ましい。この場合、ある規定のクランク間隔毎に液膜の厚さFを平均化(例えば、液膜の厚さFを所定のクランク角毎に複数回計測し、それらを平均化した値を、そのサイクルにおける測定値とする)する処理をECU112に行わせることにより、液膜厚さ計測装置20z等に起因する計測ノイズを除去することができる。   In the present invention, in order to calculate the thickness F of the liquid film more accurately, it is desirable to remove measurement noise caused by the liquid film thickness measuring device 20z and the like. In this case, the thickness F of the liquid film is averaged at every predetermined crank interval (for example, the thickness F of the liquid film is measured a plurality of times for each predetermined crank angle, and the averaged value is used as the cycle. Measurement noise caused by the liquid film thickness measuring device 20z or the like can be removed by causing the ECU 112 to perform the process of setting the measured value in (1).

なお、本発明では、規定厚さ部分116の構成は上記した絞り方式に限定されることなく、様々な方式を採用することができる。例えば、図7(b)は、図5の燃料導入経路126の領域A10付近に対応する拡大断面図であり、燃料導入経路126の途中に設けられたバイパス方式の規定厚さ部分を模式的に示す。なお、以下では、図7(a)と共通する要素については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。   In the present invention, the configuration of the specified thickness portion 116 is not limited to the above-described diaphragm method, and various methods can be employed. For example, FIG. 7B is an enlarged cross-sectional view corresponding to the vicinity of the region A10 of the fuel introduction path 126 in FIG. 5 and schematically shows a specified thickness portion of the bypass system provided in the middle of the fuel introduction path 126. Show. In the following, elements common to those in FIG. 7A are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.

この例では、燃料導入経路126の途中に、燃料タンク115と燃料噴射装置104とを繋ぐ本管126aと、本管126aの上流とその下流126aとを繋ぐバイパス管126bとが設けられている。バイパス管126bには、規定の厚さ(燃料の流れる方向に対して直交する方向の長さ又は直径)Lを有する規定厚さ部分116(矩形状の一点鎖線部分)が設けられている。本発明では、このようなバイパス方式に係る規定厚さ部分116を用いて、上記の式2に基づき、単位蛍光強度当たりの液膜の厚さkを算出するようにしてもよい。   In this example, a main pipe 126 a that connects the fuel tank 115 and the fuel injection device 104 and a bypass pipe 126 b that connects the upstream of the main pipe 126 a and the downstream 126 a thereof are provided in the middle of the fuel introduction path 126. The bypass pipe 126b is provided with a specified thickness portion 116 (rectangular one-dot chain line portion) having a specified thickness L (length or diameter in a direction perpendicular to the fuel flow direction) L. In the present invention, the thickness k of the liquid film per unit fluorescence intensity may be calculated based on the above formula 2 using the specified thickness portion 116 according to the bypass method.

(液膜の厚さから液膜の付着量への換算方法)
次に、図8を参照して、液膜の厚さから液膜の付着量への換算方法について説明する。
(Conversion method from liquid film thickness to liquid film adhesion)
Next, a conversion method from the thickness of the liquid film to the adhesion amount of the liquid film will be described with reference to FIG.

図8(a)は、内燃機関80の壁面、例えば吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜の厚さFから液膜の付着量Mに換算する液膜厚さ−液膜付着量換算マップを示す。図8(a)において、横軸は吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜の厚さを示し、縦軸は吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜の付着量を示す。図8(a)におけるグラフgxは、液膜の厚さFと液膜の付着量との関係を示す勾配(傾き)αを有するグラフである。   FIG. 8A shows a liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map for converting the liquid film thickness F attached to the wall surface of the internal combustion engine 80, for example, the wall surface 105a of the intake port 105, to the liquid film adhesion amount M. Indicates. In FIG. 8A, the horizontal axis indicates the thickness of the liquid film adhering to the wall surface 105a of the intake port 105, and the vertical axis indicates the amount of liquid film adhering to the wall surface 105a of the intake port 105. A graph gx in FIG. 8A is a graph having a gradient (inclination) α indicating the relationship between the thickness F of the liquid film and the amount of adhesion of the liquid film.

ECU112は、図示しない内燃機関80の吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜の付着量Mを算出するための液膜付着量算出手段として機能する。ECU112は、上記において算出された内燃機関80の吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜の厚さFと、ECU112の記憶手段に記憶された図8(a)に示す液膜厚さ−液膜付着量換算マップとに基づいて、吸気ポート105の壁面105aに対する液膜の付着量Mを算出する。例えば、液膜付着量算出手段は、液膜の付着量Mを以下の式4に基づいて算出する。   The ECU 112 functions as a liquid film adhesion amount calculating means for calculating the adhesion amount M of the liquid film adhering to the wall surface 105a of the intake port 105 of the internal combustion engine 80 (not shown). The ECU 112 calculates the thickness F of the liquid film adhering to the wall surface 105a of the intake port 105 of the internal combustion engine 80 calculated above, and the liquid film thickness-liquid shown in FIG. 8A stored in the storage means of the ECU 112. Based on the film adhesion amount conversion map, the liquid film adhesion amount M on the wall surface 105a of the intake port 105 is calculated. For example, the liquid film adhesion amount calculation means calculates the liquid film adhesion amount M based on the following Equation 4.

Mi=α×{k×(Vi−V0)} (「i」はサイクル数を示す) (式4)
ここで、上記の式4において、「α」は図8(a)の液膜厚さ−液膜付着量換算マップに示されるグラフの勾配(傾き)を示す。
Mi = α × {k × (Vi−V0)} (“i” indicates the number of cycles) (Formula 4)
Here, in the above Equation 4, “α” indicates the gradient (inclination) of the graph shown in the liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map of FIG.

なお、本発明では、内燃機関80の壁面、例えば吸気ポート105の壁面105aの複数箇所に対して複数の光ファイバ5の先端を各々配置することで、その複数箇所の各々に対応した液膜の厚さFを算出することが可能となる。しかしながら、この場合、吸気ポート105の壁面105aの複数箇所の各々に付着する液膜の厚さFは、吸気ポート105の壁面105aの複数箇所の各々の形状等により通常異なるものであり、吸気ポート105の壁面105aの複数箇所の各々に対応する液膜厚さ−液膜付着量換算マップを用いなければ、吸気ポート105の壁面105aの複数箇所の各々の液膜の付着量Mを算出することはできない。   In the present invention, by disposing the tips of the plurality of optical fibers 5 with respect to a plurality of locations on the wall surface of the internal combustion engine 80, for example, the wall surface 105a of the intake port 105, a liquid film corresponding to each of the plurality of locations is provided. The thickness F can be calculated. However, in this case, the thickness F of the liquid film adhering to each of the plurality of locations on the wall surface 105a of the intake port 105 usually differs depending on the shape of each of the plurality of locations on the wall surface 105a of the intake port 105, and so on. Unless the liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map corresponding to each of the plurality of locations on the wall surface 105a of 105 is used, the adhesion amount M of the liquid film at each of the plurality of locations on the wall surface 105a of the intake port 105 is calculated. I can't.

そこで、このような構成の下では、内燃機関80の壁面の複数箇所(複数の計測点)の液膜の厚さFを、その計測点の液膜の付着量Mに換算するための液膜厚さ−液膜付着量換算マップをECU112の記憶手段に記憶させておく。例えば、図8(b)は、内燃機関80の壁面の各箇所(計測点1乃至4)における液膜の厚さFから、その各々に対応する液膜の付着量Mを算出するための液膜厚さ−液膜付着量換算マップを示す。図8(b)において、「α」は計測点1に係るグラフの勾配(傾き)を示し、「β」は計測点2に係るグラフの勾配(傾き)を示し、「γ」は計測点3に係るグラフの勾配(傾き)を示し、「ζ」は計測点4に係るグラフの勾配(傾き)を示す。かかる液膜厚さ−液膜付着量換算マップを用いることにより、内燃機関80の壁面の各箇所(計測点1乃至4)における液膜の厚さFから、その各々に対応する液膜の付着量Mを算出することが可能となる。また、液膜の付着量Mを算出することができるので、これに基づき内燃機関80の燃料噴射装置104による燃料噴射制御を高精度に行うことが可能となる。   Therefore, under such a configuration, the liquid film for converting the thickness F of the liquid film at a plurality of locations (a plurality of measurement points) on the wall surface of the internal combustion engine 80 into the amount M of adhesion of the liquid film at the measurement points. A thickness-liquid film adhesion amount conversion map is stored in the storage means of the ECU 112. For example, FIG. 8B shows a liquid for calculating a liquid film adhesion amount M corresponding to each of the thicknesses F of the liquid film at each location (measurement points 1 to 4) of the wall surface of the internal combustion engine 80. The film thickness-liquid film adhesion amount conversion map is shown. In FIG. 8B, “α” indicates the gradient (slope) of the graph related to measurement point 1, “β” indicates the gradient (slope) of the graph related to measurement point 2, and “γ” indicates measurement point 3. Represents the slope (slope) of the graph according to, and “ζ” represents the slope (slope) of the graph according to measurement point 4. By using this liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map, the liquid film adhesion corresponding to each of the thicknesses F of the liquid film at each location (measurement points 1 to 4) of the wall surface of the internal combustion engine 80 is obtained. The amount M can be calculated. Further, since the liquid film adhesion amount M can be calculated, the fuel injection control by the fuel injection device 104 of the internal combustion engine 80 can be performed with high accuracy based on this.

(過渡運転時における燃料噴射制御処理)
車両の加速時や減速時など、内燃機関80の運転状態が変動する過渡運転時(特に内燃機関80の冷間時における過渡運転時)において、燃料噴射装置104を通じた適切な燃料噴射制御が行われないと、粒子状物質(スモーク)、窒素酸化物(NOx)および炭化水素(HC)などが大気中に大量に排出されてしまい、エミッションの悪化をもたらすといった課題がある。
(Fuel injection control processing during transient operation)
Appropriate fuel injection control through the fuel injection device 104 is performed during transient operation in which the operating state of the internal combustion engine 80 fluctuates, such as during acceleration or deceleration of the vehicle (particularly during transient operation when the internal combustion engine 80 is cold). Otherwise, there is a problem that particulate matter (smoke), nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC), and the like are exhausted in a large amount into the atmosphere, resulting in emission deterioration.

そこで、本実施形態では、内燃機関80の過渡運転時において、液膜厚さ計測装置20zを用いて内燃機関80の壁面に付着した液膜の厚さFを計測することで、上記した各式に基づいて液膜の厚さFから液膜の付着量Mを算出し、これに基づいて燃料噴射装置104を通じた燃料噴射の適切な制御を行うと同時にエミッションを低減させる。   Therefore, in the present embodiment, during the transient operation of the internal combustion engine 80, the liquid film thickness measuring device 20z is used to measure the thickness F of the liquid film adhering to the wall surface of the internal combustion engine 80. Based on the above, the amount M of the liquid film is calculated from the thickness F of the liquid film, and based on this, the fuel injection through the fuel injection device 104 is appropriately controlled, and at the same time the emission is reduced.

以下、図9等を参照して、本発明の実施形態に係る過渡運転時における燃料噴射制御処理について説明する。   Hereinafter, the fuel injection control process during the transient operation according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and the like.

図9は、内燃機関の過渡運転時における燃料噴射制御処理に係るフローチャートを示す。この過渡運転時における燃料噴射制御処理は、内燃機関80の過渡運転開始と同時に実行され、過渡運転が終了するまで1サイクル毎に繰り返し実行される。なお、図9の各処理における各変数の添え字の「i」は1、2、・・・、iサイクル数を表している。   FIG. 9 shows a flowchart relating to fuel injection control processing during transient operation of the internal combustion engine. The fuel injection control process during the transient operation is executed simultaneously with the start of the transient operation of the internal combustion engine 80, and is repeatedly executed for each cycle until the transient operation ends. Note that “i” as a subscript of each variable in each process of FIG. 9 represents the number of 1, 2,..., I cycles.

ECU112は、噴射量増量係数決定手段として機能し、まず、過渡運転時における噴射量増量係数Yを決定する(ステップS1)。ここで、噴射量増量係数Yは、以下の式5に基づいて算出される。   The ECU 112 functions as an injection amount increase coefficient determining means, and first determines an injection amount increase coefficient Y during transient operation (step S1). Here, the injection amount increase coefficient Y is calculated based on the following Equation 5.

Y=y×x (式5)
ここで、上記の式5において、「y」は内燃機関80の運転状態に基づいて決定される基準噴射量増量係数であり、「x」は基準噴射量増量係数yに対する補正係数である。なお、過渡運転時における1サイクル目は、x=1(初期値)に設定される。
Y = y × x (Formula 5)
Here, in the above equation 5, “y” is a reference injection amount increase coefficient determined based on the operating state of the internal combustion engine 80, and “x” is a correction coefficient for the reference injection amount increase coefficient y. Note that x = 1 (initial value) is set in the first cycle during transient operation.

次に、ECU112は、ステップS1において算出された噴射量増量係数Yに基づいて燃料噴射期間を算出し(ステップS2)、燃料噴射装置104は、ECU112から出力される信号Sig8に基づき、算出された燃料噴射期間だけ吸気ポート105に向けて所定の噴射量(燃料噴射量=Qi)の燃料を噴射する。   Next, the ECU 112 calculates the fuel injection period based on the injection amount increase coefficient Y calculated in step S1 (step S2), and the fuel injection device 104 is calculated based on the signal Sig8 output from the ECU 112. Fuel of a predetermined injection amount (fuel injection amount = Qi) is injected toward the intake port 105 only during the fuel injection period.

次に、ECU112は、吸気行程の終了後に、液膜厚さ計測装置20zに対して計測指令に係る信号Sig1を出力して、液膜厚さ計測装置20zの光センサ7から出力される出力電圧値Viを取得する。ECU112は、上記の式3に基づいて、吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜の厚さFi{=k×(Vi−V0)}を算出する(ステップS5)。   Next, after the end of the intake stroke, the ECU 112 outputs a signal Sig1 related to the measurement command to the liquid film thickness measuring device 20z, and an output voltage output from the optical sensor 7 of the liquid film thickness measuring device 20z. Get the value Vi. The ECU 112 calculates the thickness Fi {= k × (Vi−V0)} of the liquid film adhering to the wall surface 105a of the intake port 105 based on the above equation 3 (step S5).

次に、ECU112は液膜付着量算出手段として機能し、上記した式4に基づき、算出した吸気ポート105の壁面105aに付着する液膜の厚さFiを液膜の付着量Mi[=α×{k×(Vi−V0)}]に換算する(ステップS6)。   Next, the ECU 112 functions as a liquid film adhesion amount calculation means, and calculates the liquid film thickness Fi adhering to the wall surface 105a of the intake port 105 based on the above-described equation 4 as the liquid film adhesion amount Mi [= α ×. {K × (Vi−V0)}] (step S6).

次に、ECU112は、今回のサイクルに対応する液膜の付着量Miと前回のサイクルに対応する液膜の付着量Mi−1との差分ΔMを算出する(ステップS7)。   Next, the ECU 112 calculates a difference ΔM between the liquid film adhesion amount Mi corresponding to the current cycle and the liquid film adhesion amount Mi-1 corresponding to the previous cycle (step S7).

次に、ECU112は、ステップS7において算出されたΔMがほぼ0(ΔM≒0)であるか否かにつき判定する(ステップS8)。このステップS8において、ΔMがほぼ0である場合には、ECU112は、吸気ポート105の壁面105aに対する液膜の付着量Miがほぼ一定になったものと判断して、本過渡運転時における燃料噴射制御処理の実行を終了する(ステップS8;Yes)。一方、ΔMがほぼ0でない場合(ステップS8;No)には、ECU112は筒内流入量算出手段として機能し、今回のサイクル(iサイクル)での燃料噴射量Qiと、今回のサイクル(iサイクル)での液膜の付着量Miとに基づいて、燃焼室内(筒内)106に対する今回の燃料の流入量Ciを算出する(ステップS9)。ここで、「Mi」が吸気ポート105の壁面105aに対する液膜の付着量の場合には、筒内燃料流入量Ciは、以下の式6に基づいて算出される。   Next, the ECU 112 determines whether or not ΔM calculated in step S7 is substantially 0 (ΔM≈0) (step S8). In this step S8, when ΔM is substantially 0, the ECU 112 determines that the amount Mi of the liquid film adhering to the wall surface 105a of the intake port 105 has become substantially constant, and the fuel injection during the transient operation is performed. The execution of the control process is terminated (step S8; Yes). On the other hand, when ΔM is not substantially 0 (step S8; No), the ECU 112 functions as the in-cylinder inflow amount calculating means, and the fuel injection amount Qi in the current cycle (i cycle) and the current cycle (i cycle). ) To calculate the current inflow amount Ci of the fuel into the combustion chamber (in-cylinder) 106 (step S9). Here, when “Mi” is the amount of liquid film adhering to the wall surface 105 a of the intake port 105, the in-cylinder fuel inflow amount Ci is calculated based on the following Equation 6.

Ci=Qi−Mi (式6)
次に、ECU112は補正係数算出手段として機能し、ステップS9において算出された今回の筒内燃料流入量Ciと、過渡運転開始からの経過サイクル数に基づき決定される筒内流入量の基準値(基準流入量;以下同様)Cbaseとに基づいて、今回の筒内燃料流入量Ciが基準値(基準流入量)Cbaseとなるように、噴射量増量係数Yを決定するための補正係数xを算出する(ステップS10)。具体的には、補正係数算出手段は、図10に示す過渡運転開始からの経過サイクル数−筒内燃料流入量マップを参照して、以下の式7に基づいて算出する。
Ci = Qi−Mi (Formula 6)
Next, the ECU 112 functions as a correction coefficient calculation means, and the in-cylinder fuel inflow amount Ci calculated in step S9 and the reference value (in-cylinder inflow amount reference value determined based on the number of cycles elapsed from the start of transient operation). Based on Cbase, the correction coefficient x for determining the injection amount increase coefficient Y is calculated so that the current in-cylinder fuel inflow amount Ci becomes the reference value (reference inflow amount) Cbase. (Step S10). Specifically, the correction coefficient calculation means calculates based on the following equation 7 with reference to the elapsed cycle number-in-cylinder fuel inflow amount map from the start of transient operation shown in FIG.

x=Cbase/Ci (式7)
なお、図10において、縦軸は筒内燃料流入量Cを示し、また、横軸は過渡運転開始からの経過サイクル数を、またグラフは過渡運転開始からの経過サイクル数に基づき決定される筒内流入量の基準値Cbaseを夫々示す。
x = Cbase / Ci (Formula 7)
In FIG. 10, the vertical axis indicates the in-cylinder fuel inflow amount C, the horizontal axis indicates the number of elapsed cycles since the start of transient operation, and the graph indicates the cylinder determined based on the number of elapsed cycles since the start of transient operation. The reference value Cbase of the inflow amount is shown respectively.

ここで、iサイクル目において、筒内燃料流入量Ciが基準値(三角印)Cbaseより少ない場合(丸印)は補正係数xの値が大きくなるため、これに伴って、次回のサイクルに係る噴射量増量係数Yの値も大きくなる。一方、iサイクル目において、筒内燃料流入量Ciが基準値(三角印)Cbaseより多い場合(四角印)は補正係数xの値が小さくなるため、これに伴って、次回のサイクルに係る噴射量増量係数Yの値も小さくなる。   Here, in the i-th cycle, when the in-cylinder fuel inflow amount Ci is smaller than the reference value (triangle mark) Cbase (circle mark), the value of the correction coefficient x becomes large. The value of the injection amount increase coefficient Y is also increased. On the other hand, in the i-th cycle, when the in-cylinder fuel inflow amount Ci is larger than the reference value (triangle mark) Cbase (square mark), the value of the correction coefficient x becomes small. The value of the quantity increase coefficient Y is also reduced.

以上に述べた過渡運転時における燃料噴射制御処理が所定の条件(ΔMがほぼ0)を満たすまで行われる。これにより、内燃機関80の過渡運転時(特に内燃機関80の冷間時における過渡運転時)において、燃料噴射装置104を通じた高精度な燃料噴射が行われるので、粒子状物質(スモーク)、窒素酸化物(NOx)および炭化水素(HC)などが大気中に大量に排出されてしまうことを抑制でき、エミッションを低減させることが可能となる。   The fuel injection control process during the transient operation described above is performed until a predetermined condition (ΔM is substantially 0) is satisfied. As a result, during the transient operation of the internal combustion engine 80 (particularly during the transient operation when the internal combustion engine 80 is cold), highly accurate fuel injection through the fuel injection device 104 is performed, so that particulate matter (smoke), nitrogen It is possible to suppress a large amount of oxide (NOx), hydrocarbon (HC), and the like from being discharged into the atmosphere, and it is possible to reduce emissions.

[変形例]
上記の内燃機関80では、第2実施形態に係る液膜厚さ計測装置20zを適用することにしたが、これに限らず、本発明では、第1実施形態に係る液膜厚さ計測装置100を適用することにしてもよい。
[Modification]
In the internal combustion engine 80, the liquid film thickness measuring device 20z according to the second embodiment is applied. However, the present invention is not limited thereto, and in the present invention, the liquid film thickness measuring device 100 according to the first embodiment is used. May be applied.

本発明の第1実施形態に係る液膜厚さ計測装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the liquid film thickness measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態の液膜厚さ計測装置に係る蛍光を含む光の波長特性、蛍光の波長特性、紫外光カットフィルタの透過率特性及び光センサの出力電圧と液膜厚さとの関係を示すグラフである。The graph which shows the relationship between the wavelength characteristic of the light containing fluorescence which concerns on the liquid film thickness measuring apparatus of 1st Embodiment, the wavelength characteristic of fluorescence, the transmittance | permeability characteristic of an ultraviolet-light cut filter, and the output voltage of an optical sensor, and a liquid film thickness It is. 本発明の第2実施形態に係る光路切替装置を備える液膜厚さ計測装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the liquid film thickness measuring apparatus provided with the optical path switching apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の各種形態例に係る光路切替装置の構成を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the structure of the optical path switching apparatus which concerns on the various examples of this invention. 本発明の液膜厚さ計測装置を適用した内燃機関の全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the internal combustion engine to which the liquid film thickness measuring apparatus of this invention is applied. 液膜厚さ計測装置を用いた液膜厚さ計測時における蛍光強度のゼロ点補正方法に係るタイムチャートを示す。The time chart which concerns on the zero point correction method of the fluorescence intensity at the time of the liquid film thickness measurement using a liquid film thickness measuring apparatus is shown. 図5の領域A10に対応する内燃機関の要部断面図であり、光センサの出力電圧値から液膜厚さへの換算方法の一例についての説明図である。It is principal part sectional drawing of the internal combustion engine corresponding to area | region A10 of FIG. 5, and is explanatory drawing about an example of the conversion method from the output voltage value of an optical sensor to a liquid film thickness. 液膜の厚さから液膜の付着量に換算するための液膜厚さ−液膜付着量換算マップを示す。The liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map for converting from the thickness of a liquid film to the adhesion amount of a liquid film is shown. 本実施形態に係る過渡運転時における燃料噴射制御処理に係るフローチャートを示す。The flowchart which concerns on the fuel-injection control process at the time of the transient operation which concerns on this embodiment is shown. 噴射量増量係数Yを決定するための補正係数xを算出する際に用いられる過渡運転開始からの経過サイクル数−燃料の筒内流入量マップを示す。6 shows an in-cylinder inflow map of the number of cycles elapsed from the start of transient operation used when calculating a correction coefficient x for determining an injection amount increase coefficient Y.

符号の説明Explanation of symbols

1 筐体
2 発光素子
3 ハーフミラー
4 カップリング
5、5x、5y 光ファイバ
6 紫外光カットフィルタ
7 光センサ
8 紫外光
9 蛍光を含む光
10 基材
11 蛍光
12 液膜
20、20z 液膜厚さ計測装置
20x 光学系本体
22 ミラー
22a 反射面
23 モータ
30、31、32、33 光路切替装置
80 内燃機関
100 内燃機関の制御装置
104 燃料噴射装置
105 吸気ポート
105a 壁面
107 吸気弁
109 排気弁
112 ECU
115 燃料タンク
116 規定厚さ部分
126 燃料導入経路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Light emitting element 3 Half mirror 4 Coupling 5, 5x, 5y Optical fiber 6 Ultraviolet light cut filter 7 Optical sensor 8 Ultraviolet light 9 Light containing fluorescence 10 Base material 11 Fluorescence 12 Liquid film 20, 20z Liquid film thickness Measuring device 20x Optical system body 22 Mirror 22a Reflecting surface 23 Motor 30, 31, 32, 33 Optical path switching device 80 Internal combustion engine 100 Control device for internal combustion engine 104 Fuel injection device 105 Intake port 105a Wall surface 107 Intake valve 109 Exhaust valve 112 ECU
115 Fuel tank 116 Specified thickness portion 126 Fuel introduction path

Claims (11)

液膜に対する紫外光の照射によって前記液膜から発せられる蛍光の強度に基づいて前記液膜の厚さを計測する液膜厚さ計測装置であって、
前記紫外光を発光する発光素子と、
前記発光素子からの前記紫外光を透過させると共に、前記液膜からの前記蛍光を含む光を反射させるハーフミラーと、
前記ハーフミラーを透過した前記紫外光を前記液膜に向けて伝送すると共に、前記液膜から発せられた前記蛍光を含む光を前記ハーフミラーに向けて伝送する光ファイバと、
前記ハーフミラーにて反射された前記蛍光を含む光から紫外光をカットして前記蛍光のみを透過させる紫外光カットフィルタと、
前記紫外光カットフィルタを透過した前記蛍光を受光して前記液膜の前記蛍光の強度を検出すると共に、検出した蛍光の強度に応じた電圧値を出力する光センサと、を備えることを特徴とする液膜厚さ計測装置。
A liquid film thickness measuring device that measures the thickness of the liquid film based on the intensity of fluorescence emitted from the liquid film by irradiation of ultraviolet light to the liquid film,
A light emitting element for emitting the ultraviolet light;
A half mirror that transmits the ultraviolet light from the light emitting element and reflects the light containing the fluorescence from the liquid film;
An optical fiber that transmits the ultraviolet light transmitted through the half mirror toward the liquid film, and transmits light including the fluorescence emitted from the liquid film toward the half mirror;
An ultraviolet light cut filter that cuts ultraviolet light from the light containing the fluorescence reflected by the half mirror and transmits only the fluorescence; and
An optical sensor that receives the fluorescence transmitted through the ultraviolet light cut filter and detects the fluorescence intensity of the liquid film, and outputs a voltage value corresponding to the detected fluorescence intensity. Liquid film thickness measuring device.
前記光ファイバは1つであり、
前記光ファイバは、単一の光路により、前記ハーフミラーを透過した前記発光素子からの前記紫外光を前記液膜に向けて伝送するとともに、前記液膜から発せられた前記蛍光を含む光を前記ハーフミラーに向けて伝送することを特徴とする請求項1に記載の液膜厚さ計測装置。
The optical fiber is one,
The optical fiber transmits the ultraviolet light from the light emitting element that has passed through the half mirror toward the liquid film through a single optical path, and transmits the light containing the fluorescence emitted from the liquid film. The liquid film thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein the liquid film thickness is transmitted toward the half mirror.
前記発光素子、前記ハーフミラー、前記紫外光カットフィルタ及び前記光センサは、1つの筐体内に収容されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液膜厚さ計測装置。   3. The liquid film thickness measuring device according to claim 1, wherein the light emitting element, the half mirror, the ultraviolet light cut filter, and the optical sensor are accommodated in one casing. 4. 前記光ファイバの一端は、前記ハーフミラーを透過した前記紫外光を受光することが可能な位置に配置されていると共に、
前記光ファイバの他端は、前記受光した前記紫外光を前記液膜に向けて伝送することが可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液膜厚さ計測装置。
One end of the optical fiber is disposed at a position capable of receiving the ultraviolet light transmitted through the half mirror,
4. The other end of the optical fiber is disposed at a position where the received ultraviolet light can be transmitted toward the liquid film. 5. Liquid film thickness measuring device.
受けた光を反射させる反射面を含むミラーと、前記ミラーの回転角度を制御するモータと、を有する光路切替装置を更に備え、
前記ミラーの周囲には、複数の前記光ファイバの一端が適宜の間隔をおいて配置されていると共に、前記液膜の複数の計測部分には、前記複数の前記光ファイバの他端が夫々配置され、
前記モータは、前記ハーフミラーを透過した前記発光素子側からの前記紫外光が前記ミラーの前記反射面によって前記複数の前記光ファイバのうちいずれかの前記光ファイバの前記一端側の光路に向けて反射されるように、且つ、前記液膜側から当該いずれかの前記光ファイバの前記一端の光路を通じて出射された前記蛍光を含む光が前記ミラーの前記反射面によって前記ハーフミラー側に反射されるように前記ミラーの前記回転角度を制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液膜厚さ計測装置。
An optical path switching device further comprising: a mirror including a reflecting surface for reflecting the received light; and a motor for controlling a rotation angle of the mirror;
Around the mirror, one end of the plurality of optical fibers is arranged at an appropriate interval, and the other end of the plurality of optical fibers is arranged at the plurality of measurement portions of the liquid film, respectively. And
The motor is configured such that the ultraviolet light from the light emitting element side that has passed through the half mirror is directed toward the optical path on the one end side of the optical fiber among the plurality of optical fibers by the reflecting surface of the mirror. The light including the fluorescence emitted from the liquid film side through the optical path of the one end of the optical fiber is reflected to the half mirror side by the reflecting surface of the mirror. The liquid film thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein the rotation angle of the mirror is controlled as described above.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液膜厚さ計測装置を備え、
前記液膜厚さ計測装置は、内燃機関の壁面に付着する前記液膜の厚さを算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
The liquid film thickness measuring device according to any one of claims 1 to 5,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the liquid film thickness measuring device calculates a thickness of the liquid film adhering to a wall surface of the internal combustion engine.
前記液膜厚さ計測装置は、前記内燃機関のクランキング時の燃料噴射前における基準状態の時に得られた前記光センサからの電圧値を、前記液膜の厚さがゼロとなる基準電圧値とすることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の制御装置。   The liquid film thickness measuring device uses a voltage value from the optical sensor obtained in a reference state before fuel injection during cranking of the internal combustion engine as a reference voltage value at which the liquid film thickness becomes zero. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein: 前記液膜の成分たる燃料が導入される燃料導入経路と、単位蛍光強度当たりの前記液膜の厚さを算出する液膜厚さ換算手段と、を備え、
前記燃料導入経路は規定の厚さを有する規定厚さ部分を有し、
前記紫外光の照射によって前記規定厚さ部分の前記燃料から発せられる前記蛍光の強度は、前記規定厚さ部分に設けられた前記光ファイバを通じて前記光センサによって検出され、
前記液膜厚さ換算手段は、前記規定厚さ部分における前記規定の厚さと、前記光センサによって検出された前記規定厚さ部分の前記蛍光の強度とに基づいて、前記単位蛍光強度当たりの前記液膜の厚さを算出することを特徴とする請求項6又は7に記載の内燃機関の制御装置。
A fuel introduction path through which fuel as a component of the liquid film is introduced, and a liquid film thickness conversion means for calculating the thickness of the liquid film per unit fluorescence intensity,
The fuel introduction path has a defined thickness portion having a defined thickness;
The intensity of the fluorescence emitted from the fuel of the specified thickness portion by the irradiation of the ultraviolet light is detected by the optical sensor through the optical fiber provided in the specified thickness portion,
The liquid film thickness conversion means is based on the prescribed thickness in the prescribed thickness portion and the intensity of the fluorescence in the prescribed thickness portion detected by the photosensor. 8. The control device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the thickness of the liquid film is calculated.
気筒と、前記気筒に対応して設けられた吸気弁及び排気弁と、を備え、
前記液膜厚さ計測装置は、前記気筒における吸気行程の終了後の前記吸気弁及び前記排気弁が閉じられている期間中に、当該吸気行程から排気行程に至るサイクルでの前記内燃機関の壁面に付着する前記液膜の厚さを計測することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
A cylinder, and an intake valve and an exhaust valve provided corresponding to the cylinder,
The liquid film thickness measuring device is configured to provide a wall surface of the internal combustion engine in a cycle from the intake stroke to the exhaust stroke during a period in which the intake valve and the exhaust valve are closed after completion of the intake stroke in the cylinder. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 6 to 8, wherein a thickness of the liquid film adhering to the gas is measured.
前記液膜の厚さを前記液膜の付着量に換算するための液膜厚さ−液膜付着量換算マップと、前記内燃機関の前記壁面に付着する前記液膜の付着量を算出するための液膜付着量算出手段と、を備え、
前記液膜付着量算出手段は、前記内燃機関の前記壁面に付着する前記液膜の厚さと、前記液膜厚さ−液膜付着量換算マップとに基づいて、当該液膜の付着量を算出することを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
In order to calculate the liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map for converting the liquid film thickness into the liquid film adhesion amount, and the liquid film adhesion amount adhering to the wall surface of the internal combustion engine. A liquid film adhesion amount calculating means,
The liquid film adhesion amount calculating means calculates the adhesion amount of the liquid film based on the thickness of the liquid film adhering to the wall surface of the internal combustion engine and the liquid film thickness-liquid film adhesion amount conversion map. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 6 to 9, wherein:
筒内に対する前記燃料の基準噴射量増量係数と補正係数とに基づいて、前記筒内に対する前記燃料の噴射量増量係数を決定するための噴射量増量係数決定手段と、
前記筒内に対する1回の燃料噴射当たりの前記燃料の流入量を算出するための1噴射当たりの筒内流入量算出手段と、
前記補正係数を算出するための補正係数算出手段と、を備え、
前記内燃機関の過渡時において、
前記1噴射当たりの筒内流入量算出手段は、前記液膜付着量算出手段により算出された今回のサイクルに対応する前記液膜の付着量と、前記液膜付着量算出手段により算出された前回のサイクルに対応する前記液膜の付着量との差分に基づいて、前記1回の燃料噴射当たりの前記燃料の流入量を算出し、
前記補正係数算出手段は、前記算出された前記1回の燃料噴射当たりの前記燃料の流入量が、前記筒内に対する前記燃料の基準流入量となるように前記補正係数を算出し、
前記噴射量増量係数決定手段は、前記算出された前記補正係数と前記基準噴射量増量係数とに基づいて、次回のサイクルの前記燃料の噴射量増量係数を決定することを特徴とする請求項10に記載の内燃機関の制御装置。
An injection amount increase coefficient determining means for determining an injection amount increase coefficient of the fuel for the cylinder based on a reference injection amount increase coefficient and a correction coefficient of the fuel for the cylinder;
In-cylinder inflow amount calculation means for calculating the inflow amount of the fuel per one fuel injection into the cylinder;
Correction coefficient calculating means for calculating the correction coefficient,
During the transition of the internal combustion engine,
The in-cylinder inflow amount calculation unit per injection is calculated by the liquid film adhesion amount calculation unit corresponding to the current cycle calculated by the liquid film adhesion amount calculation unit and the previous time calculated by the liquid film adhesion amount calculation unit. Based on the difference between the amount of the liquid film adhering to the cycle and calculating the inflow amount of the fuel per one fuel injection,
The correction coefficient calculating means calculates the correction coefficient so that the calculated fuel inflow amount per one fuel injection becomes a reference inflow amount of the fuel into the cylinder,
11. The injection amount increase coefficient determining means determines an injection amount increase coefficient of the fuel in the next cycle based on the calculated correction coefficient and the reference injection amount increase coefficient. The control apparatus of the internal combustion engine described in 1.
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