JP2011226885A - Fuel property detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料性状検出装置に関する。 The present invention relates to a fuel property detection device.
自動車用燃料の代替燃料として、例えばエタノール、メチルエステルなどのバイオマス由来成分が普及し始めている。バイオマス由来成分は、ガソリンや軽油等の従来燃料と混合して用いられることが多い。理論空燃比の値や発熱量、気化特性などの燃料特性は、バイオマス由来成分と従来燃料との混合比によって変化する。このため、エンジンを適切に制御するためには、バイオマス由来成分の混合比(濃度)を正確に検出して、その混合比に応じたエンジン制御を行う必要がある。 As alternative fuels for automobile fuel, biomass-derived components such as ethanol and methyl ester are beginning to spread. Biomass-derived components are often used by mixing with conventional fuels such as gasoline and light oil. Fuel characteristics such as the theoretical air-fuel ratio value, calorific value, and vaporization characteristics vary depending on the mixing ratio of the biomass-derived component and the conventional fuel. For this reason, in order to control the engine appropriately, it is necessary to accurately detect the mixing ratio (concentration) of biomass-derived components and perform engine control according to the mixing ratio.
バイオマス由来成分と従来燃料との混合比のような燃料性状を検出する方法として、光透過率の測定値に基づいて燃料性状を判定する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。すなわち、この従来技術では、両成分の光透過率が異なることにより、両成分の混合比に応じて燃料の光透過率が変化することを利用して、混合比を検出するようにしている。 As a method for detecting a fuel property such as a mixing ratio of a biomass-derived component and a conventional fuel, a technique for determining a fuel property based on a measured value of light transmittance is known (see, for example, Patent Document 1). That is, in this prior art, the mixing ratio is detected by utilizing the fact that the light transmittance of the two components differs and the light transmittance of the fuel changes according to the mixing ratio of the two components.
しかしながら、上記従来技術では、混合されている成分同士の光透過率の差が小さい場合には、混合比を精度良く検出することが難しいという問題がある。 However, the above-described conventional technique has a problem that it is difficult to accurately detect the mixing ratio when the difference in light transmittance between the mixed components is small.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、燃料性状を高精度に検出することのできる燃料性状検出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 an object of the present invention is to provide a fuel property detection device capable of detecting a fuel property with high accuracy.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、燃料性状検出装置であって、
燃料の光透過率を検出する光透過率検出手段と、
相異なる複数の温度の下で前記光透過率検出手段によって燃料の光透過率を検出することにより、温度変化に対する当該燃料の光透過率の変化を検出する光透過率変化検出手段と、
前記光透過率変化検出手段によって検出された変化に基づいて、当該燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a fuel property detection device,
A light transmittance detecting means for detecting the light transmittance of the fuel;
A light transmittance change detecting means for detecting a change in the light transmittance of the fuel with respect to a temperature change by detecting the light transmittance of the fuel by the light transmittance detecting means at a plurality of different temperatures;
Fuel property determination means for determining the property of the fuel based on the change detected by the light transmittance change detection means;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記燃料は、第1成分と、温度によって光透過率が変化する率が前記第1成分より大きい第2成分とを含有し、
前記燃料性状判定手段は、前記第1成分と前記第2成分との混合比を判定することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The fuel contains a first component and a second component whose light transmittance changes with temperature, which is larger than the first component,
The fuel property determining means determines a mixing ratio between the first component and the second component.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記相異なる複数の温度に燃料の温度を調節するための温度調節手段を備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
A temperature adjusting means for adjusting the temperature of the fuel to a plurality of different temperatures is provided.
第1の発明によれば、光透過率が温度によって変化する特性を利用して、燃料の性状を高精度に検出することができる。 According to the first invention, the property of the fuel can be detected with high accuracy by utilizing the characteristic that the light transmittance varies with temperature.
第2の発明によれば、温度によって光透過率が変化する率が異なる成分が混合された燃料の混合比を高精度に検出することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to detect with high accuracy the fuel mixture ratio in which components having different rates of change in light transmittance depending on temperature are mixed.
第3の発明によれば、検出対象となる燃料の温度を強制的に調節することができるので、燃料性状の検出を必要時に迅速且つ確実に行うことができる。 According to the third invention, the temperature of the fuel to be detected can be forcibly adjusted, so that the fuel property can be detected quickly and reliably when necessary.
図1は、本発明の燃料性状検出装置の実施の形態1を示す図である。本実施形態の燃料性状検出装置は、車両等に搭載される内燃機関(図示せず)に供給される燃料の性状を検出するものである。図1に示すように、燃料性状検出装置は、筐体10を備えている。筐体10は、例えば、燃料タンクから内燃機関に燃料を送る燃料供給路の途中に設置される。あるいは、燃料タンク内に筐体10を設置してもよい。筐体10の内部には、燃料が通る燃料通路12が形成されている。燃料通路12内は、燃料で満たされる。筐体10には、燃料の光透過率を検出するための発光装置14および受光装置16が設置されている。発光装置14および受光装置16は、燃料通路12を介して対向して配置されている。燃料通路12と発光装置14との間は、透明な材料で構成された導光部材18によって隔てられている。導光部材18は、凸形状をなしており、その凸部の一部が燃料通路12内に突出した状態で設置されている。筐体10と導光部材18との間には、液密性を確保するためのシール部材20が設置されている。燃料通路12と受光装置16との間は、透明な材料で構成された盤状の窓部材22によって隔てられている。筐体10と窓部材22との間には、液密性を確保するためのシール部材24が設置されている。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the fuel property detection device of the present invention. The fuel property detection device of the present embodiment detects the property of fuel supplied to an internal combustion engine (not shown) mounted on a vehicle or the like. As shown in FIG. 1, the fuel property detection device includes a
筐体10には、更に、燃料通路12内の燃料の温度を調節する温度調節装置26と、燃料通路12内の燃料の温度を検出する温度センサ28とが設置されている。温度調節装置26は、燃料通路12内の燃料温度を上昇させることのできるヒータを備えている。また、燃料通路12内の燃料の温度を低下させる必要がある場合には、温度調節装置26は、例えばペルチェ素子などを利用して、燃料を冷却可能に構成することができる。
The
燃料性状検出装置は、更に、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。発光装置14、受光装置16、温度調節装置26および温度センサ28は、それぞれ、ECU50に電気的に接続されている。
The fuel property detection device further includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The
発光装置14から発せられた光は、導光部材18内を通り、導光部材18と窓部材22との間に満たされている燃料に照射される。導光部材18と窓部材22との間の燃料を透過した光は、窓部材22を通って、受光装置16に受光される。受光装置16は、受光した光を光電変換し、その光量に応じた出力を発する。燃料通路12内の燃料の光透過率が高いほど、受光装置16に入射する光量が多くなるので、受光装置16の出力が大きくなる。従って、ECU50は、受光装置16の出力に基づいて、燃料の光透過率を検出することができる。
The light emitted from the
次に、図2を参照して、本実施形態における燃料性状の検出方法について説明する。以下では、二種の物質(物質Aおよび物質Bとする)とが混合された燃料の混合比(ここでは、物質Bの濃度とする)を検出する場合について説明する。図2は、異なる温度T1およびT2(T1≠T2)における物質A、物質Bおよび検出対象物の光透過率の波長特性を示す図である。 Next, a fuel property detection method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Below, the case where the mixing ratio (here, it is set as the density | concentration of the substance B) of the fuel with which 2 types of substances (it is set as the substance A and the substance B) were mixed is demonstrated. FIG. 2 is a diagram illustrating wavelength characteristics of light transmittances of the substances A, B, and the detection target at different temperatures T 1 and T 2 (T 1 ≠ T 2 ).
物質によっては、光透過率(とりわけ、特定の波長帯の光透過率)が温度によって変化するものがある。温度変化に対する光透過率の変化量は、物質によって異なり、変化量の大きい物質もあれば、ほとんど変化しない物質もある。物質Aは、光透過率の温度依存性が小さい物質を代表しており、物質Bは、光透過率の温度依存性が大きい物質を代表している。図2中には、物質Aが100%の場合の光透過率(以下、単に「物質Aの光透過率」と称する)と、物質Bが100%の場合の光透過率(以下、単に「物質Bの光透過率」と称する)とが示されている。物質Aの光透過率は、温度による変化が小さいため、温度T1でも温度T2でも実質的に同じである。一方、物質Bの光透過率は、温度による変化が大きい。以下の説明では、温度T1における物質Bの光透過率と、温度T2における物質Bの光透過率との差をcとする。 Some materials have light transmittance (particularly, light transmittance in a specific wavelength band) that varies with temperature. The amount of change in light transmittance with respect to temperature changes varies depending on the material. Some materials have a large amount of change, and some materials hardly change. The substance A represents a substance having a small temperature dependence of light transmittance, and the substance B represents a substance having a large temperature dependence of light transmittance. In FIG. 2, the light transmittance when the substance A is 100% (hereinafter, simply referred to as “light transmittance of the substance A”) and the light transmittance when the substance B is 100% (hereinafter, simply “ (Referred to as “light transmittance of substance B”). The light transmittance of the substance A is substantially the same at both the temperature T 1 and the temperature T 2 because the change with temperature is small. On the other hand, the light transmittance of the substance B varies greatly with temperature. In the following description, let c be the difference between the light transmittance of the substance B at the temperature T 1 and the light transmittance of the substance B at the temperature T 2 .
図2中には、更に、検出対象となる燃料、すなわち物質Aおよび物質Bの混合物(以下、「検出対象物」と称する)の、温度T1およびT2における光透過率が示されている。以下の説明では、温度T1における検出対象物の光透過率と、温度T2における検出対象物の光透過率との差をbとする。また、温度T1およびT2における物質Aの光透過率と、温度T1における検出対象物の光透過率との差をaとする。 FIG. 2 further shows the light transmittance at temperatures T 1 and T 2 of the fuel to be detected, that is, the mixture of substance A and substance B (hereinafter referred to as “detection object”). . In the following description, let b be the difference between the light transmittance of the detection object at the temperature T 1 and the light transmittance of the detection object at the temperature T 2 . Further, a is a difference between the light transmittance of the substance A at the temperatures T 1 and T 2 and the light transmittance of the detection target at the temperature T 1 .
本実施形態の燃料性状検出装置では、温度調節装置26によって燃料の温度を調節することにより、温度T1における光透過率と、温度T2における光透過率とを測定する。そして、両者の差bの値に基づいて、物質Bの濃度を算出する。これにより、物質Bの濃度をより正確に求めることができる。その理由について、以下に説明する。
In the fuel property detection device of the present embodiment, the
仮に、温度T1において測定した光透過率のみに基づいて検出対象物中の物質Bの濃度を求めるとした場合、実質的には、温度T1における検出対象物の光透過率の測定値と、温度T1における物質Aの光透過率(予め記憶されている値)との差aを求め、このaの値に基づいて物質Bの濃度を算出することになる。しかしながら、物質Bの濃度が低い場合には、検出対象物の光透過率が物質Aの光透過率に近くなるので、両者の差であるaの値が小さくなる。このため、誤差の影響を受け易くなり、物質Bの濃度を精度良く検出することが困難となる。 If the concentration of the substance B in the detection target is obtained based only on the light transmittance measured at the temperature T 1 , the measured value of the light transmittance of the detection target at the temperature T 1 is substantially The difference a from the light transmittance (value stored in advance) of the substance A at the temperature T 1 is obtained, and the concentration of the substance B is calculated based on the value of a. However, when the concentration of the substance B is low, the light transmittance of the object to be detected is close to the light transmittance of the substance A, so the value of a which is the difference between the two becomes small. For this reason, it becomes easy to receive the influence of an error, and it becomes difficult to detect the density | concentration of the substance B accurately.
このような場合に、検出対象物の温度をT2に変更することにより、物質Bの光透過率が変化することを利用して、物質Bの濃度を精度良く検出することが可能となる。温度がT1からT2へ変化すると、物質Bの光透過率は、大きく変化(低下)する。この変化量がcに相当する。この影響が混合物である検出対象物にも現れるため、温度がT1からT2へ変化すると、検出対象物の光透過率も変化(低下)する。この変化量がbに相当する。仮に、検出対象物が100%物質Bで構成されているとすれば、変化量bは変化量cに等しくなる。逆に、検出対象物が100%物質Aで構成されているとすれば、変化量bはゼロとなるはずである。従って、変化量bと、物質Bの濃度との関係は、概念的には、図3に示すような関係となる。 In such a case, by changing the temperature of the object to be detected T 2, by utilizing the change of light transmittance of the material B, it is possible to accurately detect the concentration of a substance B. When the temperature changes from T 1 to T 2 , the light transmittance of the substance B greatly changes (decreases). This amount of change corresponds to c. Since this influence also appears in the detection target that is a mixture, when the temperature changes from T 1 to T 2 , the light transmittance of the detection target also changes (decreases). This amount of change corresponds to b. If the detection target is composed of 100% substance B, the change amount b is equal to the change amount c. Conversely, if the detection target is composed of 100% substance A, the amount of change b should be zero. Therefore, the relationship between the change amount b and the concentration of the substance B is conceptually as shown in FIG.
従って、図3に示すような検量データを作成してECU50に予め記憶しておき、検出対象物である燃料に対し、温度T1における光透過率と、温度T2における光透過率とを測定して、その両者の差bを求めて検量データと照合することにより、物質Bの濃度を精度良く求めることができる。
Therefore, calibration data as shown in FIG. 3 is created and stored in the
図4は、上記の方法に基づいて燃料性状を検出するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図4に示すルーチンによれば、まず、所定の温度T1において燃料の光透過率を測定する処理が実行される(ステップ100)。この処理では、まず、温度調節装置26を作動し、燃料通路12内の燃料温度をT1まで変化させる。温度センサ28で検出される燃料温度がT1となったら、発光装置14および受光装置16を用いて、光透過率が測定される。
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the
次いで、温度T1とは異なる所定の温度T2において燃料の光透過率を測定する処理が実行される(ステップ102)。本実施形態では、この処理では、燃料通路12内の燃料温度がT2へ変化するように温度調節装置26を作動する。温度センサ28で検出される燃料温度がT2となったら、発光装置14および受光装置16を用いて、光透過率が測定される。
Next, a process of measuring the light transmittance of the fuel at a predetermined temperature T 2 different from the temperature T 1 is executed (step 102). In the present embodiment, in this process, the fuel temperature of the
続いて、上記ステップ100で取得された温度T1での光透過率の測定値と、上記ステップ102で取得された温度T2での光透過率の測定値との差bが算出される(ステップ104)。そして、この算出されたbの値を、図3に示すような、予め記憶された検量データと照合することにより、物質Bの濃度が算出される(ステップ106)。
Subsequently, a difference b between the measured value of the light transmittance at the temperature T 1 obtained in the
以上説明したような本実施形態の燃料性状検出装置によれば、含有成分の光透過率が温度によって変化する特性を利用することにより、含有成分の混合比(濃度)を精度良く検出することができる。 According to the fuel property detection device of the present embodiment as described above, it is possible to accurately detect the mixture ratio (concentration) of the contained component by utilizing the characteristic that the light transmittance of the contained component varies with temperature. it can.
なお、検出精度をより向上するためには、温度変化に対する光透過率の変化が大きく現れる所定の波長帯の光を用いて光透過率が検出されるように、発光装置14や受光装置16の仕様を設定することが望ましい。すなわち、上記所定波長帯に一致する発光波長を有する発光素子を発光装置14として用いるか、または、上記所定波長帯の光を選択的に透過させる光学フィルタを用いて発光装置14の発光波長を上記所定波長帯に一致させることが望ましい。あるいは、上記所定波長帯の光に対して選択的に高い感度を有する受光装置16を用いることによっても、同様の効果が得られる。
In order to further improve the detection accuracy, the light-emitting
また、本発明において光透過率を測定する光(発光装置14から発せられ、受光装置16で受光される光)は、可視光領域に限らず、赤外領域または紫外領域の光であってもよい。
In the present invention, light for measuring light transmittance (light emitted from the
また、本実施形態では、温度T1,T2の間での物質Aの光透過率の変化が実質的にゼロであるものとして説明したが、本発明の適用範囲はこのような場合に限定されるものではなく、含有成分同士の間で温度変化に対する光透過率の変化量に大小関係がありさえすれば本発明を適用可能である。また、検出する成分は、燃料に本来含まれる成分に限定されるものではない。例えば、燃料が空気中の水分を吸収したり、あるいはバイオマス由来成分の劣化によって燃料中に水分が生成したりする場合がある。水は、特定の波長帯の光透過率が温度によって大きく変化する特性を有している。このため、本発明の燃料性状検出装置によれば、その特定波長帯における光透過率の温度による変化を検出することにより、燃料の含水率を高精度に検出することができる。 In the present embodiment, the change in the light transmittance of the substance A between the temperatures T 1 and T 2 has been described as being substantially zero. However, the scope of the present invention is limited to such a case. However, the present invention can be applied as long as there is a magnitude relationship in the amount of change in light transmittance with respect to temperature change between the contained components. In addition, the component to be detected is not limited to the component originally contained in the fuel. For example, the fuel may absorb moisture in the air, or moisture may be generated in the fuel due to deterioration of biomass-derived components. Water has a characteristic that the light transmittance in a specific wavelength band varies greatly with temperature. For this reason, according to the fuel property detection device of the present invention, the moisture content of the fuel can be detected with high accuracy by detecting the change of the light transmittance in the specific wavelength band due to the temperature.
また、本発明の燃料性状検出装置の検出対象となる燃料性状は、各成分の混合比(濃度)に限定されるものではない。例えば、菜種油は、新品時には光透過率が温度によらず一定であるが、酸化劣化した場合には、光透過率が温度によって変化する特性を示す。従って、本発明の燃料性状検出装置により、菜種油等、同様の特性を示す成分を含む燃料の酸化劣化を検出することも可能である。すなわち、温度変化に対する光透過率の変化が見られない場合には燃料が酸化劣化していないと判定し、温度変化に対する光透過率の変化量が基準値を超える場合には燃料が酸化劣化していると判定することができる。 Further, the fuel property to be detected by the fuel property detection device of the present invention is not limited to the mixing ratio (concentration) of each component. For example, rapeseed oil has a constant light transmittance regardless of temperature when it is new, but exhibits a characteristic that the light transmittance varies with temperature when it is oxidized and deteriorated. Therefore, it is also possible to detect oxidative deterioration of a fuel containing a component exhibiting similar characteristics such as rapeseed oil by the fuel property detection device of the present invention. That is, if no change in light transmittance with respect to temperature change is observed, it is determined that the fuel has not been oxidized and deteriorated. If the amount of change in light transmittance with respect to temperature change exceeds the reference value, the fuel has oxidized and deteriorated. Can be determined.
また、本実施形態では、温度調節装置26によって燃料の温度を強制的に変化させることによって温度T1,T2での光透過率を測定するものとして説明したが、外部からの伝熱(例えば、内燃機関や排気管などからの伝熱)によって燃料通路12内の燃料温度が温度T1,T2を含む範囲で変化することが期待できる場合には、温度調節装置26は不要である。このような場合には、温度センサ28で検出される燃料温度が、T1となったタイミングと、T2となったタイミングとに合わせて、それぞれ光透過率を測定すればよい。また、光透過率を測定する特定の温度T1,T2を定めず、光透過率が温度によって変化するかどうかだけを検出すればよいような場合には、温度センサ28も不要である。
Further, in the present embodiment, the light transmittance at the temperatures T 1 and T 2 is measured by forcibly changing the temperature of the fuel by the
また、本実施形態では、光透過率を測定する特定の温度がT1,T2の2点であるものとして説明したが、本発明では、3点以上の異なる温度で光透過率を測定し、それらの光透過率の変化に基づいて燃料性状を判定するようにしてもよい。 In this embodiment, the specific temperature at which the light transmittance is measured is described as two points T 1 and T 2. However, in the present invention, the light transmittance is measured at three or more different temperatures. The fuel properties may be determined based on the change in the light transmittance.
上述した実施の形態1においては、発光装置14、受光装置16およびECU50が前記第1の発明における「光透過率検出手段」に、物質Aが前記第2の発明における「第1成分」に、物質Bが前記第2の発明における「第2成分」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、上記ステップ100〜104の処理を実行することにより前記第1の発明における「光透過率変化検出手段」が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第1の発明における「燃料性状判定手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
10 筐体
12 燃料通路
14 発光装置
16 受光装置
18 導光部材
22 窓部材
26 温度調節装置
50 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (3)
相異なる複数の温度の下で前記光透過率検出手段によって燃料の光透過率を検出することにより、温度変化に対する当該燃料の光透過率の変化を検出する光透過率変化検出手段と、
前記光透過率変化検出手段によって検出された変化に基づいて、当該燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
を備えることを特徴とする燃料性状検出装置。 A light transmittance detecting means for detecting the light transmittance of the fuel;
A light transmittance change detecting means for detecting a change in the light transmittance of the fuel with respect to a temperature change by detecting the light transmittance of the fuel by the light transmittance detecting means at a plurality of different temperatures;
Fuel property determination means for determining the property of the fuel based on the change detected by the light transmittance change detection means;
A fuel property detection device comprising:
前記燃料性状判定手段は、前記第1成分と前記第2成分との混合比を判定することを特徴とする請求項1記載の燃料性状検出装置。 The fuel contains a first component and a second component whose light transmittance changes with temperature, which is larger than the first component,
The fuel property detection device according to claim 1, wherein the fuel property determination unit determines a mixing ratio between the first component and the second component.
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JP2020504313A (en) * | 2016-12-12 | 2020-02-06 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh | Detection of contaminants in the working medium piping |
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