JP4797972B2 - Fuel property detection device - Google Patents

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Description

本発明は、燃料性状検出装置に関し、特に、光学系を用いた燃料性状検出装置に関するものである。   The present invention relates to a fuel property detection device, and more particularly to a fuel property detection device using an optical system.

近年、自動車燃料の多様化に対応するために、例えば、ガソリンにエタノール等のアルコールを混合した燃料を使用するフレキシブルフューエル車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が開発されている。このＦＦＶは、アルコールとガソリンを選択的に使用するものや、アルコールとガソリンを所定割合で混合して使用するもの等が知られており、アルコールを使用可能なアルコール対応エンジンを備えている。このような多様な燃料に対応するエンジンでは、例えば、アルコール濃度やベースガソリンの密度などの燃料性状に応じて燃料の発熱量や気化特性が異なることから、一種類の燃料にエンジン運転条件が適合しても、この条件に適合しないような燃料が給油された場合には、適切な運転ができなくなるおそれがある。このため、このようなエンジンでは、燃料の性状を検出する装置を備えるものがある。燃料の性状を検出する装置として、例えば、特許文献１には、透明な樹脂製のセンサケースで反射した発光素子の光を受光素子により受光し、この受光素子の受光量からセンサケース外方に存する液体の比重を計算することで、ディーゼル軽油が重質または軽質といった燃料性状を測定する光学式の燃料性状センサが開示されている。   In recent years, in order to cope with diversification of automobile fuel, for example, a flexible fuel vehicle (FFV) using a fuel in which alcohol such as ethanol is mixed with gasoline has been developed. This FFV is known to selectively use alcohol and gasoline, or to use alcohol and gasoline mixed at a predetermined ratio, and has an alcohol-compatible engine that can use alcohol. In an engine that supports such a variety of fuels, for example, the amount of heat generated and the vaporization characteristics of the fuel differ depending on the fuel properties such as the alcohol concentration and the density of the base gasoline. Even if fuel that does not meet this condition is supplied, there is a risk that proper operation cannot be performed. For this reason, some engines include a device for detecting the properties of fuel. As an apparatus for detecting the properties of fuel, for example, in Patent Document 1, light from a light emitting element reflected by a transparent resin sensor case is received by a light receiving element, and the amount of light received by the light receiving element is moved outward from the sensor case. An optical fuel property sensor is disclosed that measures the fuel property of diesel light oil being heavy or light by calculating the specific gravity of the existing liquid.

特開平５−２６８０７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-26807

しかしながら、上述した特許文献１に記載された燃料性状センサでは、例えば、センサケースにおける液体との接触面に汚染物質が付着して光路中に汚染物質が介在すると、この汚染物質により発光素子の光が減衰し、受光素子の受光量にずれが生じてしまうことがあった。この結果、燃料性状の検出感度が変化し、燃料性状を正確に検出することができなくなり、よって、例えば、低温時始動性、運転性（ドライバビリティ）の悪化やエミッション性能の低下などを招き、燃料性状に応じた最適なエンジン制御ができなくなることがあった。   However, in the fuel property sensor described in Patent Document 1 described above, for example, when contaminants adhere to the liquid contact surface of the sensor case and the contaminants are present in the optical path, the contaminants cause light from the light-emitting element. May be attenuated, resulting in a deviation in the amount of light received by the light receiving element. As a result, the detection sensitivity of the fuel property changes, and the fuel property cannot be accurately detected. For example, the startability at low temperatures, the drivability (drivability) deteriorates, the emission performance decreases, and the like. In some cases, the engine could not be controlled optimally according to the fuel properties.

そこで本発明は、汚染物質の影響により燃料性状の検出感度が変化することを防止することができる燃料性状検出装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel property detection device that can prevent the change in the detection sensitivity of the fuel property due to the influence of pollutants.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による燃料性状検出装置は、第１発光手段により燃料に光を照射し該光を受光手段により受光して燃料性状を検出する燃料性状検出装置において、前記第１発光手段と前記燃料との間に設けられ前記第１発光手段を前記燃料から保護すると共に前記光が透過可能な保護手段と、前記保護手段の前記燃料との接触面に設けられる第１光触媒膜と、前記第１光触媒膜を活性化する光を発する第２発光手段とを備え、前記第１発光手段は、燃料密度を検出するための光を発する密度検出用発光手段と、燃料濃度を検出するための光を発する濃度検出用発光手段とを有し、前記受光手段は、前記密度検出用発光手段が発した光を受光する密度検出用受光手段と、前記濃度検出用発光手段が発した光を受光する濃度検出用受光手段とを有し、前記濃度検出用発光手段が発する光の波長と、前記密度検出用発光手段が発する光の波長と、前記第２発光手段が光触媒を活性化させるために発する光の波長とが相互に異なることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel property detection device according to the first aspect of the present invention is a fuel property detection device that detects fuel property by irradiating light to the fuel by the first light emitting means and receiving the light by the light receiving means. The protective means is provided between the first light-emitting means and the fuel and protects the first light-emitting means from the fuel and transmits light, and the protective means is provided on a contact surface between the fuel and the fuel. A first photocatalyst film and a second light emitting means for emitting light for activating the first photocatalytic film , wherein the first light emitting means comprises a light emitting means for density detection that emits light for detecting a fuel density. A concentration detecting light emitting means for emitting light for detecting the fuel concentration, wherein the light receiving means is a density detecting light receiving means for receiving the light emitted by the density detecting light emitting means, and the concentration detecting light emitting means. Receiving light emitted by the light emitting means For detecting the wavelength of light emitted from the light emitting means for concentration detection, the wavelength of light emitted from the light emitting means for density detection, and the second light emitting means for activating the photocatalyst. The wavelength of the emitted light is different from each other .

請求項２に係る発明による燃料性状検出装置では、前記燃料に照射された光を前記受光手段に向けて反射する反射板と、前記反射板の前記燃料との接触面に設けられる第２光触媒膜とを備えることを特徴とする。   In the fuel property detecting device according to the invention of claim 2, a second photocatalyst film provided on a contact surface of the reflector with the reflector reflecting the light irradiated to the fuel toward the light receiving means and the fuel of the reflector It is characterized by providing.

請求項３に係る発明による燃料性状検出装置では、前記第２光触媒膜は、前記第２発光手段が発する光により活性化されることを特徴とする。   In the fuel property detecting device according to the invention of claim 3, the second photocatalytic film is activated by light emitted from the second light emitting means.

請求項４に係る発明による燃料性状検出装置では、前記保護手段は、プリズムにより構成されることを特徴とする。   In the fuel property detection device according to the invention of claim 4, the protection means is constituted by a prism.

請求項５に係る発明による燃料性状検出装置では、前記プリズムを通過した光の前記受光手段による受光位置に基づいて前記燃料の屈折率を算出して燃料密度を検出する第１判定手段を備えることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fuel property detection device comprising first determination means for detecting a fuel density by calculating a refractive index of the fuel based on a light receiving position of the light received by the light receiving means. It is characterized by.

請求項６に係る発明による燃料性状検出装置では、前記燃料を通過した光の前記受光手段による受光量に基づいて前記燃料の透過率を算出して燃料濃度を検出する第２判定手段を備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a fuel property detection device comprising second determination means for calculating the fuel transmittance based on the amount of light received by the light receiving means of the light that has passed through the fuel and detecting the fuel concentration. It is characterized by.

請求項７に係る発明による燃料性状検出装置では、少なくともガソリンとアルコールとを含む混合燃料の燃料性状を検出する判定手段を備え、前記判定手段は、前記燃料性状として前記混合燃料中のガソリン密度とアルコール濃度とを検出することを特徴とする。   In the fuel property detection device according to the seventh aspect of the present invention, the fuel property detection device includes a determination unit that detects the fuel property of the mixed fuel including at least gasoline and alcohol, and the determination unit includes the gasoline density in the mixed fuel as the fuel property. An alcohol concentration is detected.

本発明に係る燃料性状検出装置によれば、保護手段における燃料との接触面に設けられる第１光触媒膜と、第１光触媒膜を活性化する光を発する第２発光手段とを備えるので、汚染物質の影響により燃料性状の検出感度が変化することを防止することができる。   According to the fuel property detection device of the present invention, since the first photocatalyst film provided on the contact surface with the fuel in the protection means and the second light emitting means for emitting light that activates the first photocatalyst film are provided, It can prevent that the detection sensitivity of a fuel property changes with the influence of a substance.

以下に、本発明に係る燃料性状検出装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。   Embodiments of a fuel property detection device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

図１は、本発明の実施例１に係る燃料性状センサの概略断面図、図２は、本発明の実施例１に係る燃料性状センサが適用されたエンジンの模式的断面図、図３は、本発明の実施例１に係る燃料性状センサが検出する燃料の屈折率と密度との関係を示す線図、図４は、本発明の実施例１に係る燃料性状センサの光触媒膜を説明する模式図である。   1 is a schematic cross-sectional view of a fuel property sensor according to Example 1 of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an engine to which the fuel property sensor according to Example 1 of the present invention is applied, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a photocatalyst film of a fuel property sensor according to Example 1 of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the refractive index and density of fuel detected by the fuel property sensor according to Example 1 of the present invention. FIG.

図２に示すように、実施例１に係る燃料性状検出装置としての燃料性状センサ１００は、例えば、内燃機関に供給される燃料の性状を検出するものである。本実施例の燃料性状センサ１００は、多様燃料車（ＦＦＶ）に搭載されるアルコール対応エンジン１（以下、単に「エンジン１」という。）に適用した場合で説明する。以下、燃料性状センサ１００は、燃料として、ガソリンだけでなく、このガソリンにエタノールを混合した燃料を使用可能とした多様燃料を使用可能な内燃機関としてのエンジン１に適用して説明するが、これに限らず、燃料を用いて駆動する種々の装置の燃料性状検出装置にも適用可能である。   As shown in FIG. 2, the fuel property sensor 100 as the fuel property detection device according to the first embodiment detects, for example, the property of fuel supplied to the internal combustion engine. The fuel property sensor 100 of the present embodiment will be described when applied to an alcohol-compatible engine 1 (hereinafter simply referred to as “engine 1”) mounted on a multi-fuel vehicle (FFV). Hereinafter, the fuel property sensor 100 will be described by being applied to the engine 1 as an internal combustion engine that can use not only gasoline but also various fuels that can use a fuel obtained by mixing ethanol with gasoline. The present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a fuel property detection device of various devices that are driven using fuel.

このエンジン１は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるエンジンであり、シリンダボア２に往復運動可能に設けられるピストン３が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。   The engine 1 is an engine mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck, and includes an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke while a piston 3 provided to the cylinder bore 2 so as to reciprocate is reciprocated twice. This is a so-called four-cycle engine that performs a series of four strokes.

エンジン１は、シリンダボア２を往復移動可能なピストン３と、空気と燃料との混合気が燃焼可能であると共にピストン３の移動方向の一方側に設けられる燃焼室４と、ピストン３の移動方向の他方側に設けられる複数のクランク室５を備える。ここで、ピストン３の移動方向は、円筒形状に形成されるシリンダとしてのシリンダボア２の軸線方向である。つまり、ピストン３を挟んでこのシリンダボア２の軸線方向の一方側に燃焼室４、他方側にクランク室５が設けられる。このエンジン１は、シリンダボア２、ピストン３、燃焼室４、クランク室５をそれぞれ複数備える。なお、以下の説明では、複数ある気筒のうちの１つについて説明する。また、シリンダボア２の軸線方向は、燃焼室４の軸線方向と一致する。   The engine 1 includes a piston 3 that can reciprocate in a cylinder bore 2, an air-fuel mixture that can be combusted, a combustion chamber 4 that is provided on one side in the direction of movement of the piston 3, and a direction of movement of the piston 3. A plurality of crank chambers 5 provided on the other side are provided. Here, the moving direction of the piston 3 is the axial direction of the cylinder bore 2 as a cylinder formed in a cylindrical shape. That is, the combustion chamber 4 is provided on one side in the axial direction of the cylinder bore 2 with the piston 3 in between, and the crank chamber 5 is provided on the other side. The engine 1 includes a plurality of cylinder bores 2, pistons 3, combustion chambers 4, and crank chambers 5, respectively. In the following description, one of a plurality of cylinders will be described. Further, the axial direction of the cylinder bore 2 coincides with the axial direction of the combustion chamber 4.

さらに、エンジン１は、燃焼室４に連通する吸気ポート６及び排気ポート７と、吸気ポート６内に燃料を噴射することが可能なインジェクタ８と、燃焼室４内の混合気に着火する点火プラグ９と、ピストン３の往復運動に連動して回転可能なクランクシャフト１０を備える。インジェクタ８、点火プラグ９は、制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下単に「ＥＣＵ」という）５０に電気的に接続されている。さらに、エンジン１は、シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２及びクランクケース１３を備える。   Further, the engine 1 includes an intake port 6 and an exhaust port 7 that communicate with the combustion chamber 4, an injector 8 that can inject fuel into the intake port 6, and an ignition plug that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 4. 9 and a crankshaft 10 that can rotate in conjunction with the reciprocating motion of the piston 3. The injector 8 and the spark plug 9 are electrically connected to an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit, hereinafter simply referred to as “ECU”) 50 as control means. The engine 1 further includes a cylinder head 11, a cylinder block 12, and a crankcase 13.

シリンダヘッド１１は、シリンダブロック１２上に締結され、クランクケース１３は、シリンダブロック１２の下部に締結される。シリンダブロック１２は、内部に上述した円筒形状のシリンダボア２が形成される。このシリンダブロック１２は、複数のシリンダボア２を形成するボア壁面２ａと、複数のクランク室５を形成するクランク室壁面５ａを有し、このボア壁面２ａとクランク室壁面５ａとは、ボア壁面２ａの下端部、クランク室壁面５ａの上端部において連続している。   The cylinder head 11 is fastened on the cylinder block 12, and the crankcase 13 is fastened to the lower part of the cylinder block 12. The cylinder block 12 has the above-described cylindrical cylinder bore 2 formed therein. The cylinder block 12 has a bore wall surface 2a that forms a plurality of cylinder bores 2, and a crank chamber wall surface 5a that forms a plurality of crank chambers 5. The bore wall surface 2a and the crank chamber wall surface 5a are formed on the bore wall surface 2a. The lower end portion is continuous with the upper end portion of the crank chamber wall surface 5a.

ピストン３は、このシリンダボア２に上下移動自在に嵌合する。クランク室５は、シリンダボア２に各々連通する。クランクケース１３は、内部に潤滑油（オイル）を貯留する。クランクシャフト１０は、複数のクランク室５を貫通して回転自在に支持される。上述のピストン３は、それぞれコネクティングロッド１４を介してこのクランクシャフト１０に連結される。また、クランクシャフト１０は、その軸周りにカウンタウェイト１５を有する。各ピストン３の往復運動は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１０に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、エンジン１の出力として取り出される。   The piston 3 is fitted to the cylinder bore 2 so as to be movable up and down. The crank chamber 5 communicates with the cylinder bore 2. The crankcase 13 stores lubricating oil (oil) inside. The crankshaft 10 is rotatably supported through the plurality of crank chambers 5. The above-described pistons 3 are connected to the crankshaft 10 via connecting rods 14, respectively. The crankshaft 10 has a counterweight 15 around its axis. The reciprocating motion of each piston 3 is transmitted to the crankshaft 10 via the connecting rod 14, where it is converted into rotational motion and taken out as the output of the engine 1.

燃焼室４は、ピストン３を挟んでクランク室５の反対側に設けられる。この燃焼室４は、複数のシリンダボア２に対応して複数形成され、シリンダヘッド１１の下面としての筒内天井部１１ａ、シリンダボア２のボア壁面２ａ及びピストン３の他方の端面である頂面３ａにより画成される。   The combustion chamber 4 is provided on the opposite side of the crank chamber 5 across the piston 3. A plurality of combustion chambers 4 are formed corresponding to the plurality of cylinder bores 2, and are defined by a cylinder ceiling 11 a as a lower surface of the cylinder head 11, a bore wall surface 2 a of the cylinder bore 2, and a top surface 3 a which is the other end surface of the piston 3. Defined.

この燃焼室４の上部、つまり、シリンダヘッド１１の筒内天井部１１ａに上述した吸気ポート６及び排気ポート７が各々２つずつ形成される。この吸気ポート６及び排気ポート７の開口にはそれぞれ吸気弁１６及び排気弁１７が設けられる。この吸気弁１６及び排気弁１７は、吸気ポート６及び排気ポート７をそれぞれ開閉可能とし、吸気ポート６と燃焼室４、燃焼室４と排気ポート７とをそれぞれ連通することができる。吸気ポート６は、その吸気方向上流側に空気を導入する吸気通路（吸気管）１８が接続され、排気ポート７は、燃焼室４から排気ガスを排出しその排気方向下流側に排気ガスを排出する排気通路（排気管）１９が接続される。   Two intake ports 6 and two exhaust ports 7 are formed in the upper portion of the combustion chamber 4, that is, in the cylinder ceiling 11 a of the cylinder head 11. An intake valve 16 and an exhaust valve 17 are provided at the openings of the intake port 6 and the exhaust port 7, respectively. The intake valve 16 and the exhaust valve 17 can open and close the intake port 6 and the exhaust port 7, respectively, and can communicate the intake port 6 with the combustion chamber 4 and the combustion chamber 4 with the exhaust port 7. The intake port 6 is connected to an intake passage (intake pipe) 18 for introducing air to the upstream side in the intake direction, and the exhaust port 7 discharges exhaust gas from the combustion chamber 4 and discharges exhaust gas to the downstream side in the exhaust direction. An exhaust passage (exhaust pipe) 19 is connected.

インジェクタ８は、上述したように吸気ポート６内に装着される。そして、各気筒に装着されるインジェクタ８は、デリバリパイプ８ａに連結され、このデリバリパイプ８ａは、燃料供給管８ｂを介して燃料タンクに連結される。各インジェクタ８は、燃料タンクから燃料供給管８ｂ、デリバリパイプ８ａを介して燃料が供給され、吸気ポート６内に燃料噴霧を噴射する。点火プラグ９は、燃焼室４の天井部分、すなわち、シリンダヘッド１１の筒内天井部１１ａの吸気ポート６と排気ポート７の間に装着される。   The injector 8 is mounted in the intake port 6 as described above. The injector 8 attached to each cylinder is connected to a delivery pipe 8a, and this delivery pipe 8a is connected to a fuel tank via a fuel supply pipe 8b. Each injector 8 is supplied with fuel from a fuel tank via a fuel supply pipe 8 b and a delivery pipe 8 a, and injects fuel spray into the intake port 6. The spark plug 9 is mounted between the intake port 6 and the exhaust port 7 of the ceiling portion of the combustion chamber 4, that is, the in-cylinder ceiling portion 11 a of the cylinder head 11.

さらに、このエンジン１は、マイクロコンピュータを中心として構成されるＥＣＵ５０により運転状態に応じて各部の駆動が制御されている。ＥＣＵ５０には、エンジン１の各部を駆動する不図示の駆動回路及び各種センサが接続されており、ＥＣＵ５０は、これらの駆動回路、センサ等との間で信号の入出力を行なう。すなわち、ＥＣＵ５０は、種々のセンサが検出する吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ８及び点火プラグ９を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。   Further, in the engine 1, the driving of each part is controlled according to the operation state by an ECU 50 configured mainly with a microcomputer. A drive circuit (not shown) and various sensors for driving each part of the engine 1 are connected to the ECU 50, and the ECU 50 inputs and outputs signals to and from these drive circuits and sensors. That is, the ECU 50 determines the fuel injection amount (fuel injection amount) based on the engine operation state such as the intake air amount, intake air temperature, intake pressure, throttle opening, accelerator opening, engine speed, engine cooling water temperature detected by various sensors. Time), injection timing, ignition timing, etc. are determined, and the injector 8 and spark plug 9 are driven to execute fuel injection and ignition.

このエンジン１では、インジェクタ８から噴射される燃料と吸気通路１８、吸気ポート６を介して吸入される空気とが混合して混合気を形成し、ピストン３がシリンダボア２内を下降することで、燃焼室４内にこの混合気が吸入される（吸気行程）。そして、このピストン３が吸気行程下死点を経てシリンダボア２内を上昇することで混合気が圧縮され（圧縮行程）、ピストン３が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ９により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン３を下降させる（膨張行程）。燃焼後の混合気は、ピストン３が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで排気ポート７、排気通路１９を介して排気ガスとして放出される（排気行程）。このピストン３のシリンダボア２内での往復運動は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１０に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン３は、カウンタウェイト１５、クランクシャフト１０が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト１０の回転に伴ってシリンダボア２内を往復する。このクランクシャフト１０が２回転することで、ピストン３はシリンダボア２を２往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、燃焼室４内で１回の爆発が行われる。   In this engine 1, the fuel injected from the injector 8 and the air sucked through the intake passage 18 and the intake port 6 are mixed to form an air-fuel mixture, and the piston 3 descends in the cylinder bore 2. This air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 4 (intake stroke). The air-fuel mixture is compressed by the piston 3 ascending in the cylinder bore 2 through the intake stroke bottom dead center (compression stroke), and when the piston 3 approaches the compression stroke top dead center, the mixture is made into the air-fuel mixture by the spark plug 9. It is ignited, the air-fuel mixture burns, and the piston 3 is lowered by the combustion pressure (expansion stroke). The air-fuel mixture after combustion is discharged as exhaust gas through the exhaust port 7 and the exhaust passage 19 when the piston 3 rises again toward the top dead center of the intake stroke via the expansion stroke bottom dead center (exhaust stroke). . The reciprocating motion of the piston 3 in the cylinder bore 2 is transmitted to the crankshaft 10 via the connecting rod 14, where it is converted into rotational motion and taken out as an output. As the shaft 10 further rotates due to inertial force, the cylinder bore 2 reciprocates as the crankshaft 10 rotates. By rotating the crankshaft 10 twice, the piston 3 reciprocates the cylinder bore 2 twice, during which a series of four strokes including an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke is performed, and once in the combustion chamber 4. Explosion takes place.

ところで、本実施例のエンジン１のようにＦＦＶに搭載されるエンジンでは、ガソリンにエタノール等のアルコールを混合した燃料が使用され、例えば、アルコールとガソリンとを選択的に使用したり、アルコールとガソリンとを所定割合で混合して使用したりする。そして、本実施例のエンジン１のように多様な燃料に対応するエンジンでは、例えば、アルコール濃度やベースガソリンの密度などの燃料性状に応じて燃料の発熱量や気化特性が異なることから、一種類の燃料にエンジン運転条件が適合しても、この条件に適合しないような燃料が給油された場合には、例えば、低温時始動性、運転性（ドライバビリティ）の悪化やエミッション性能の低下などを招くおそれがある。このため、このようなエンジン１において最適な運転をするためには、インジェクタ８から吸気ポート６に供給される燃料の性状を正確に検出し、検出した燃料性状に応じて運転を制御することが重要である。   By the way, in the engine mounted in FFV like the engine 1 of a present Example, the fuel which mixed alcohol, such as ethanol, with gasoline is used, for example, alcohol and gasoline are selectively used, or alcohol and gasoline are used. And are mixed at a predetermined ratio. And in the engine corresponding to various fuels like the engine 1 of a present Example, since the emitted-heat amount and vaporization characteristic of fuel differ according to fuel properties, such as alcohol concentration and the density of base gasoline, for example, Even if the engine operating conditions are met, fuel that does not meet these conditions is refueled. For example, low temperature startability, drivability (drivability) deterioration, and emission performance degradation There is a risk of inviting. For this reason, in order to perform the optimum operation in such an engine 1, it is necessary to accurately detect the property of the fuel supplied from the injector 8 to the intake port 6 and to control the operation according to the detected fuel property. is important.

このため、本実施例のエンジン１は、燃料供給管８ｂに燃料性状センサ１００を備えている。本実施例のように、燃料供給管８ｂに燃料性状センサ１００を設ける場合、燃料供給管８ｂの適宜の箇所に燃料性状センサ１００を設ければよいことから、燃料性状センサ１００の設置スペースを容易に確保することができる。   For this reason, the engine 1 of the present embodiment includes the fuel property sensor 100 in the fuel supply pipe 8b. When the fuel property sensor 100 is provided in the fuel supply pipe 8b as in the present embodiment, the fuel property sensor 100 may be provided at an appropriate location in the fuel supply pipe 8b. Can be secured.

具体的には、燃料性状センサ１００は、図１に示すように、第１発光手段としての発光素子１０１と、受光手段としての受光素子１０２と、保護手段としてのプリズム１０３と、反射板１０４と、第１判定手段としての第１判定部１０５を備える。   Specifically, as shown in FIG. 1, the fuel property sensor 100 includes a light emitting element 101 as a first light emitting means, a light receiving element 102 as a light receiving means, a prism 103 as a protection means, and a reflector 104. The first determination unit 105 as a first determination unit is provided.

発光素子１０１は、燃料に所定の波長（例えば、８００から９００ｎｍ程度）の光を照射するものであり、ここでは発光ダイオードを用いる。受光素子１０２は、発光素子１０１が発した光を受光するものである。受光素子１０２は、第１判定部１０５に電気的に接続されており、受光した光の信号を電気信号に変換し第１判定部１０５に送信する。受光素子１０２は、ここではＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；位置検出素子）を用いる。このＰＳＤは、フォトダイオードの表面抵抗を利用しスポット光の位置を検出することができる。発光素子１０１及び受光素子１０２は、外部の電源から電力が供給される。   The light emitting element 101 irradiates the fuel with light having a predetermined wavelength (for example, about 800 to 900 nm), and a light emitting diode is used here. The light receiving element 102 receives light emitted from the light emitting element 101. The light receiving element 102 is electrically connected to the first determination unit 105, converts the received light signal into an electric signal, and transmits the electric signal to the first determination unit 105. Here, the light receiving element 102 is a PSD (Position Sensitive Detector). This PSD can detect the position of the spot light using the surface resistance of the photodiode. The light emitting element 101 and the light receiving element 102 are supplied with electric power from an external power source.

プリズム１０３は、燃料供給管８ｂの側面が開口した取付部８ｃに嵌装される。このプリズム１０３は、透明ガラスあるいは透明樹脂により円柱状に形成され、一端面に燃料供給管８ｂ内を通過する燃料と接触する接触面１０３ａが形成される一方、他端面には、発光素子１０１、受光素子１０２が設置される設置面１０３ｂが形成される。そして、プリズム１０３の周面には、シール部材（Ｏリング）１０６が嵌装されており、プリズム１０３は、このシール部材１０６により取付部８ｃの内壁との隙間を封止されてこの取付部８ｃに設けられる。上述の発光素子１０１、受光素子１０２は、このプリズム１０３の設置面１０３ｂに燃料の供給方向に並んで設けられている。すなわち、プリズム１０３は、発光素子１０１、受光素子１０２と燃料供給管８ｂ内を通過する燃料との間に設けられる。   The prism 103 is fitted into a mounting portion 8c having an open side surface of the fuel supply pipe 8b. The prism 103 is formed in a cylindrical shape with transparent glass or transparent resin, and a contact surface 103a that contacts fuel passing through the fuel supply pipe 8b is formed on one end surface, while the light emitting element 101, An installation surface 103b on which the light receiving element 102 is installed is formed. A sealing member (O-ring) 106 is fitted on the peripheral surface of the prism 103, and the prism 103 is sealed by the sealing member 106 with a gap between the inner wall of the mounting portion 8c and the mounting portion 8c. Provided. The light-emitting element 101 and the light-receiving element 102 described above are provided side by side in the fuel supply direction on the installation surface 103 b of the prism 103. That is, the prism 103 is provided between the light emitting element 101, the light receiving element 102, and the fuel passing through the fuel supply pipe 8b.

そして、プリズム１０３は、発光素子１０１が発した光が透過可能であると共に発光素子１０１、受光素子１０２と燃料供給管８ｂ内を通過する燃料との接触を防止する。すなわち、このプリズム１０３は、発光素子１０１が発した光を導く導光体であると共に発光素子１０１、受光素子１０２を燃料から保護する本発明の保護手段でもある。   The prism 103 transmits light emitted from the light emitting element 101 and prevents contact between the light emitting element 101 and the light receiving element 102 and the fuel passing through the fuel supply pipe 8b. That is, the prism 103 is a light guide that guides the light emitted from the light emitting element 101 and is also a protection means of the present invention that protects the light emitting element 101 and the light receiving element 102 from fuel.

反射板１０４は、金属等の反射膜により形成され、燃料供給管８ｂの内壁面において、上述のプリズム１０３の接触面１０３ａと対向するように設けられており、この接触面１０３ａと対向する接触面１０４ａにおいて燃料供給管８ｂ内を通過する燃料と接触している。   The reflection plate 104 is formed of a reflection film such as metal, and is provided on the inner wall surface of the fuel supply pipe 8b so as to face the contact surface 103a of the prism 103 described above, and the contact surface facing the contact surface 103a. 104a is in contact with the fuel passing through the fuel supply pipe 8b.

そして、この反射板１０４は、発光素子１０１から燃料に照射された光を受光素子１０２に向けて反射する。すなわち、発光素子１０１から燃料に向けて照射された光は、光学面としての設置面１０３ｂを介してプリズム１０３内に入射された後、光学面としての接触面１０３ａから燃料に出射される。そして、接触面１０３ａから出射された光は、燃料中を通って反射板１０４により受光素子１０２に向けて反射され、接触面１０３ａを介して再びプリズム１０３内に入射され、設置面１０３ｂから出射され受光素子１０２により受光される。   The reflector 104 reflects the light emitted from the light emitting element 101 to the fuel toward the light receiving element 102. That is, the light emitted from the light emitting element 101 toward the fuel enters the prism 103 via the installation surface 103b as an optical surface, and then exits the fuel from the contact surface 103a as the optical surface. The light emitted from the contact surface 103a passes through the fuel, is reflected toward the light receiving element 102 by the reflecting plate 104, enters the prism 103 again through the contact surface 103a, and is emitted from the installation surface 103b. Light is received by the light receiving element 102.

このとき、プリズム１０３に入射する光、プリズム１０３から出射する光は、光学面としての接触面１０３ａにて、プリズム１０３の屈折率Ｎ1及び燃料供給管８ｂ内を通過する燃料の屈折率Ｎ2に応じて屈折する。ここで、プリズム１０３の屈折率Ｎ1は、固定された値であるのに対して、燃料供給管８ｂ内を通過する燃料の屈折率Ｎ2は、燃料中のベースガソリンの密度（以下、単に「燃料密度」という）に応じて変化する。すなわち、燃料供給管８ｂ内を通過する燃料の性状として燃料密度が変化すると、燃料の屈折率Ｎ2が変化し、この結果、受光素子１０２により受光される光の受光位置もこれに応じて変化する。さらに、図３に示すように、燃料密度と燃料の屈折率Ｎ2とは、相関関係にあり、屈折率Ｎ2が高い燃料ほど燃料密度が高くなる一方、屈折率Ｎ2が低い燃料ほど燃料密度も低くなる。したがって、受光素子１０２により受光される光の重心位置に応じてこの燃料の屈折率Ｎ2を算出すれば、燃料の性状としての燃料密度を検出することができる。 At this time, light incident on the prism 103 and light emitted from the prism 103 are reflected at the contact surface 103a as an optical surface by the refractive index N 1 of the prism 103 and the refractive index N 2 of the fuel passing through the fuel supply pipe 8b. Refracts depending on. Here, the refractive index N 1 of the prism 103 is a fixed value, whereas the refractive index N 2 of the fuel that passes through the fuel supply pipe 8b is the density of the base gasoline in the fuel (hereinafter simply referred to as “refractive index N 2 ”). It changes according to "fuel density". That is, when the fuel density changes as the property of the fuel passing through the fuel supply pipe 8b, the refractive index of the fuel N 2 is changed, this results, according to which also the light receiving position of the light received by the light receiving element 102 changes To do. Further, as shown in FIG. 3, the fuel density and the refractive index N 2 of the fuel have a correlation, and the fuel having a higher refractive index N 2 has a higher fuel density, while the fuel having a lower refractive index N 2 has a higher fuel density. Density also decreases. Therefore, if the refractive index N 2 of the fuel is calculated according to the position of the center of gravity of the light received by the light receiving element 102, the fuel density as the property of the fuel can be detected.

第１判定部１０５は、上述のＥＣＵ５０に電気的に接続される電子制御回路として構成される。第１判定部１０５は、反射板１０４で反射し、燃料、プリズム１０３を通過した光の受光素子１０２による受光位置に基づいて燃料の屈折率Ｎ2を算出する。ここでは、第１判定部１０５は、受光素子１０２により受光した光の重心位置に基づいて、接触面１０３ａにおける臨界角θを幾何学的に算出し、この臨界角θとプリズム１０３の屈折率Ｎ1に基づいて、［θ＝Ｓｉｎ-1（Ｎ2／Ｎ1）］を用いて燃料の屈折率Ｎ2を算出する。そして、第１判定部１０５は、この燃料の屈折率Ｎ2に応じて、図３に示すような屈折率Ｎ2と燃料密度との関係を示すマップ（不図示の記憶部に記憶）に基づいて燃料の性状としての燃料密度を検出する。第１判定部１０５は、検出結果の出力信号をエンジン１のＥＣＵ５０に送信する。 The first determination unit 105 is configured as an electronic control circuit that is electrically connected to the ECU 50 described above. The first determination unit 105 calculates the refractive index N 2 of the fuel based on the light receiving position of the light reflected by the reflecting plate 104 and passing through the fuel and the prism 103 by the light receiving element 102. Here, the first determination unit 105 geometrically calculates the critical angle θ at the contact surface 103 a based on the position of the center of gravity of the light received by the light receiving element 102, and the critical angle θ and the refractive index N of the prism 103. Based on 1 , the refractive index N 2 of the fuel is calculated using [θ = Sin −1 (N 2 / N 1 )]. The first determination unit 105, according to the refractive index N 2 of the fuel, based on a map (stored in a storage unit not shown) showing the relationship between the refractive index N 2 and the fuel density as shown in FIG. 3 The fuel density is detected as a fuel property. The first determination unit 105 transmits an output signal as a detection result to the ECU 50 of the engine 1.

なお、ここでは、第１判定部１０５は、臨界角θとプリズム１０３の屈折率Ｎ1に基づいて燃料の屈折率Ｎ2を算出するものとして説明したが、これに限らず、例えば、受光素子１０２による受光位置と屈折率Ｎ2との関係を示すマップを予め不図示の記憶部等に記憶させておき、このマップに基づいて屈折率Ｎ2を算出してもよいし、受光素子１０２による受光位置と燃料密度との関係を示すマップを予め不図示の記憶部等に記憶させておき、このマップに基づいて直接燃料密度を検出するようにしてもよい。 Here, the first determination unit 105 has been described as calculating the refractive index N 2 of the fuel based on the critical angle θ and the refractive index N 1 of the prism 103. A map indicating the relationship between the light receiving position by 102 and the refractive index N 2 may be stored in advance in a storage unit (not shown), and the refractive index N 2 may be calculated based on this map. A map showing the relationship between the light receiving position and the fuel density may be stored in advance in a storage unit (not shown) or the like, and the fuel density may be directly detected based on this map.

そして、ＥＣＵ５０は、この第１判定部１０５が検出した燃料密度に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ８及び点火プラグ９を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。これにより、低温時始動性、運転性（ドライバビリティ）の向上やエミッション性能の向上など燃料性状に応じた最適なエンジン制御が可能となる。例えば、始動時において燃料密度が高い場合にはガソリンが気化しにくくなる一方、燃料密度が低い場合にはガソリンが気化しやすくなる。このため、本実施例のＥＣＵ５０は、エンジン１の始動時において、第１判定部１０５が検出した燃料の密度が高い場合には燃料噴射量を相対的に多くし、燃料の密度が低い場合には燃料噴射量を相対的に少なくするようにインジェクタ８を制御する。これにより、燃料密度が低い場合に燃料噴射量が多すぎて燃費が悪化したり、未燃燃料が増加してエミッション性能が低下したりすることを防止することができ、また、燃料密度が高い場合に燃料噴射量が少なすぎて失火の原因になることを防止することができる。   The ECU 50 determines a fuel injection amount (fuel injection time), an injection timing, an ignition timing, and the like based on the fuel density detected by the first determination unit 105, and drives the injector 8 and the spark plug 9 to inject the fuel. And perform ignition. This makes it possible to perform optimal engine control in accordance with the fuel properties such as improved startability at low temperatures, improved drivability, and improved emission performance. For example, when the fuel density is high at start-up, gasoline is difficult to vaporize, whereas when the fuel density is low, gasoline is likely to vaporize. Therefore, when the engine 1 is started, the ECU 50 according to this embodiment increases the fuel injection amount relatively when the fuel density detected by the first determination unit 105 is high, and when the fuel density is low. Controls the injector 8 to relatively reduce the fuel injection amount. As a result, when the fuel density is low, it is possible to prevent the fuel injection amount from being excessively increased and the fuel consumption from being deteriorated, or the unburned fuel from increasing to reduce the emission performance, and the fuel density is high. In this case, it is possible to prevent the fuel injection amount from being too small and causing a misfire.

ところで、例えば、燃料に直接接しているプリズム１０３の接触面１０３ａに燃料中の不純物質が付着し、発光素子１０１から受光素子１０２までの上記光路中に水垢、油垢状の汚染物質が介在すると、この汚染物質により発光素子１０１の光が減衰し、受光素子１０２での受光量や受光位置にずれが生じてしまうおそれがある。受光素子１０２での受光量や受光位置にずれが生じると、燃料性状の検出感度が変化し、燃料性状を正確に検出することができなくなり、この結果、上述のような低温時始動性や運転性（ドライバビリティ）の悪化やエミッション性能の低下などを招き、燃料性状に応じた最適なエンジン制御ができなくなるおそれがある。   By the way, for example, when impurities in the fuel adhere to the contact surface 103a of the prism 103 that is in direct contact with the fuel, and dirt or oily contaminants are present in the optical path from the light emitting element 101 to the light receiving element 102, There is a possibility that the light from the light emitting element 101 is attenuated by this contaminant, and the received light amount and the light receiving position of the light receiving element 102 are shifted. If a deviation occurs in the amount of light received or the light receiving position at the light receiving element 102, the detection sensitivity of the fuel property changes, and the fuel property cannot be accurately detected. As a result, the engine performance (drivability) deteriorates and the emission performance deteriorates, and there is a risk that optimal engine control corresponding to the fuel property cannot be performed.

そこで、本実施例の燃料性状センサ１００では、図１に示すように、プリズム１０３の接触面１０３ａに第１光触媒膜としてのプリズム側光触媒膜１０７を設けることで、汚染物質の影響による燃料性状の検出感度変化の防止を図っている。さらに、本実施例の燃料性状センサ１００では、反射板１０４の接触面１０４ａに第２光触媒膜としての反射板側光触媒膜１０８が設けられる。   Therefore, in the fuel property sensor 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, by providing a prism-side photocatalyst film 107 as a first photocatalyst film on the contact surface 103a of the prism 103, the fuel property sensor due to the influence of pollutants is provided. The change of detection sensitivity is prevented. Furthermore, in the fuel property sensor 100 of the present embodiment, the reflector-side photocatalyst film 108 as the second photocatalyst film is provided on the contact surface 104a of the reflector 104.

プリズム側光触媒膜１０７は、プリズム１０３において燃料供給管８ｂ内を通過する燃料と接触する面、すなわち、接触面１０３ａの全面に成膜される。同様に、反射板側光触媒膜１０８は、反射板１０４において燃料供給管８ｂ内を通過する燃料と接触する面、すなわち、接触面１０４ａの全面に成膜される。   The prism-side photocatalyst film 107 is formed on the surface of the prism 103 that comes into contact with the fuel passing through the fuel supply pipe 8b, that is, the entire contact surface 103a. Similarly, the reflector-side photocatalyst film 108 is formed on the surface of the reflector 104 that contacts the fuel passing through the fuel supply pipe 8b, that is, the entire contact surface 104a.

プリズム側光触媒膜１０７及び反射板側光触媒膜１０８は、光を吸収することで触媒作用を示す物質、例えば、チタニア（酸化チタン；ＴｉＯ2）、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）、フロロシリコン系の光触媒膜を用いることができる。本実施例のプリズム側光触媒膜１０７及び反射板側光触媒膜１０８は、膜厚が数μｍ程度のチタニア薄膜を用いる。このチタニア薄膜により形成されるプリズム側光触媒膜１０７及び反射板側光触媒膜１０８は、無色透明であると共に所定波長（およそ３８０ｎｍ以下）の光成分に対して光触媒反応が誘起される。すなわち、図４の模式図に示すように、このチタニア薄膜に光（紫外線）が照射されると、その表面から電子が叩き出される。このとき電子が抜けた孔は、「＋」に帯電した正孔（ホール）として形成される。この正孔は、強い酸化力を有し燃料中のＯＨ-（水酸化物イオン）などから電子を奪う。ここで、電子を奪われたＯＨ-は、非常に不安定な状態、すなわち、安定になろうとする作用が強い状態のＯＨラジカルになる。そして、ＯＨラジカルは、強力な酸化力を有するため、このＯＨラジカル近傍の有機物（汚染物質）から電子を奪い、ＯＨラジカル自身が安定な状態になろうとする。このようにして電子を奪われた有機物は、その結合を分断され最終的に分解される。 The prism-side photocatalyst film 107 and the reflector-side photocatalyst film 108 are substances that exhibit a catalytic action by absorbing light, for example, titania (titanium oxide; TiO 2 ), palladium (Pd), platinum (Pt), fluorosilicon-based materials These photocatalytic films can be used. The prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108 of this embodiment use a titania thin film having a thickness of about several μm. The prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108 formed of the titania thin film are colorless and transparent and induce a photocatalytic reaction with respect to a light component having a predetermined wavelength (approximately 380 nm or less). That is, as shown in the schematic diagram of FIG. 4, when the titania thin film is irradiated with light (ultraviolet rays), electrons are knocked out from the surface. At this time, the holes from which the electrons have escaped are formed as positively charged holes. These holes have a strong oxidizing power and take electrons from OH − (hydroxide ions) in the fuel. Here, OH − deprived of electrons becomes an OH radical in a very unstable state, that is, a state in which an action to be stabilized is strong. And since OH radical has a strong oxidizing power, it takes an electron from the organic substance (contaminant) of this OH radical vicinity, and OH radical itself tends to be in a stable state. In this way, the organic material from which the electrons have been deprived breaks the bond and is finally decomposed.

そして、燃料性状センサ１００は、このプリズム側光触媒膜１０７及び反射板側光触媒膜１０８を活性化させる第２発光手段としての光触媒活性化用光源１０９を備える。光触媒活性化用光源１０９は、プリズム１０３の設置面１０３ｂに設けられる。さらに具体的には、光触媒活性化用光源１０９は、設置面１０３ｂ上の発光素子１０１と受光素子１０２との間に設けられる。この光触媒活性化用光源１０９は、プリズム側光触媒膜１０７及び反射板側光触媒膜１０８を活性化する光を発するものであり、ここでは、所定波長（およそ３８０から４８０ｎｍ程度）の近紫外線光を発する発光ダイオードを用いる。光触媒活性化用光源１０９は、外部の電源から電力が供給される。   The fuel property sensor 100 includes a light source 109 for photocatalyst activation as second light emitting means for activating the prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108. The photocatalyst activation light source 109 is provided on the installation surface 103 b of the prism 103. More specifically, the photocatalyst activation light source 109 is provided between the light emitting element 101 and the light receiving element 102 on the installation surface 103b. The light source 109 for activating photocatalyst emits light for activating the prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108, and here, emits near ultraviolet light having a predetermined wavelength (about 380 to 480 nm). A light emitting diode is used. The photocatalyst activation light source 109 is supplied with electric power from an external power source.

上記のように構成される燃料性状センサ１００では、光触媒活性化用光源１０９は、常に光を照射している。そして、プリズム側光触媒膜１０７及び反射板側光触媒膜１０８は、この光触媒活性化用光源１０９から発せられる光により活性化され光触媒反応を起こす。すると、プリズム１０３の接触面１０３ａ及び反射板１０４の接触面１０４ａに汚染物質が付着する前に分解され、接触面１０３ａ、接触面１０４ａへの汚染物質の付着が未然に抑制される。また、仮にこの接触面１０３ａ、接触面１０４ａに汚染物質が付着したとしてもこの汚染物質をふき取ることなく、最終的には光触媒反応により分解される。   In the fuel property sensor 100 configured as described above, the photocatalyst activation light source 109 always emits light. The prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108 are activated by the light emitted from the photocatalyst activation light source 109 to cause a photocatalytic reaction. Then, before the contaminants adhere to the contact surface 103a of the prism 103 and the contact surface 104a of the reflector 104, the contaminants are prevented from adhering to the contact surface 103a and the contact surface 104a. Even if contaminants adhere to the contact surface 103a and the contact surface 104a, they are eventually decomposed by a photocatalytic reaction without wiping off the contaminants.

これに対し、発光素子１０１から発せられる燃料性状検出のための光は、上述したように８００から９００ｎｍ程度の波長の光であり、プリズム側光触媒膜１０７及び反射板側光触媒膜１０８を活性化する波長の光ではない。このため、発光素子１０１から発せられた光は、プリズム１０３の接触面１０３ａを通過する際や反射板１０４の接触面１０４ａで反射する際でも、プリズム側光触媒膜１０７、反射板側光触媒膜１０８に吸収されることなく透過、反射することから、燃料性状の検出に影響を及ぼすことはない。   On the other hand, the light for detecting the fuel property emitted from the light emitting element 101 is light having a wavelength of about 800 to 900 nm as described above, and activates the prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108. It is not light of wavelength. For this reason, even when light emitted from the light emitting element 101 passes through the contact surface 103a of the prism 103 or is reflected by the contact surface 104a of the reflector 104, the light is emitted to the prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108. Since it is transmitted and reflected without being absorbed, detection of fuel properties is not affected.

そして、接触面１０３ａ、接触面１０４ａへの汚染物質が抑制されることから、発光素子１０１から受光素子１０２までの上記光路中に汚染物質が介在することが抑制され、受光素子１０２での受光量や受光位置にずれが生じることが防止される。これにより、燃料性状センサ１００における燃料性状の検出感度が変化することが抑制されることから、燃料供給管８ｂ内を通過する燃料の燃料性状を正確に検出することができる。この結果、燃料性状センサ１００を備えるエンジン１は、上述のような低温時始動性や運転性（ドライバビリティ）の向上やエミッション性能の向上など燃料性状に応じた最適なエンジン制御を正確に実行することができる。   Further, since contaminants on the contact surface 103a and the contact surface 104a are suppressed, the presence of contaminants in the optical path from the light emitting element 101 to the light receiving element 102 is suppressed, and the amount of light received by the light receiving element 102 is reduced. It is possible to prevent the light receiving position from being shifted. Thereby, since the change in the detection sensitivity of the fuel property in the fuel property sensor 100 is suppressed, the fuel property of the fuel passing through the fuel supply pipe 8b can be accurately detected. As a result, the engine 1 equipped with the fuel property sensor 100 accurately executes the optimum engine control corresponding to the fuel property such as the above-described improvement in startability at low temperatures, drivability (drivability) and emission performance. be able to.

以上で説明した本発明の実施例に係る燃料性状センサ１００によれば、発光素子１０１により燃料に光を照射しこの光を受光素子１０２により受光して燃料性状を検出する燃料性状センサ１００において、発光素子１０１と燃料との間に設けられ発光素子１０１を燃料から保護すると共に光が透過可能な保護手段としてのプリズム１０３と、プリズム１０３の燃料との接触面１０３ａに設けられるプリズム側光触媒膜１０７と、プリズム側光触媒膜１０７を活性化する光を発する光触媒活性化用光源１０９とを備える。   According to the fuel property sensor 100 according to the embodiment of the present invention described above, in the fuel property sensor 100 that detects the fuel property by irradiating the fuel with the light emitting element 101 and receiving the light with the light receiving element 102. A prism 103 provided between the light emitting element 101 and the fuel to protect the light emitting element 101 from the fuel and transmit light, and a prism side photocatalytic film 107 provided on the contact surface 103a of the prism 103 with the fuel. And a photocatalyst activation light source 109 that emits light for activating the prism side photocatalyst film 107.

したがって、光が透過可能なプリズム１０３の接触面１０３ａにプリズム側光触媒膜１０７を成膜し、このプリズム側光触媒膜１０７を活性化する光触媒活性化用光源１０９を設けたことから、プリズム１０３により発光素子１０１と燃料との接触を防止することができると共に光触媒活性化用光源１０９が発する光により接触面１０３ａに設けられたプリズム側光触媒膜１０７が活性化され光触媒反応を起こすので、接触面１０３ａへの汚染物質の付着を抑制することができ、これにより、汚染物質の影響により燃料性状の検出感度が変化することを防止することができる。   Accordingly, the prism-side photocatalyst film 107 is formed on the contact surface 103a of the prism 103 through which light can be transmitted, and the photocatalyst activation light source 109 for activating the prism-side photocatalyst film 107 is provided. The contact between the element 101 and the fuel can be prevented, and the prism-side photocatalyst film 107 provided on the contact surface 103a is activated by the light emitted from the photocatalyst activation light source 109 to cause a photocatalytic reaction. Thus, it is possible to prevent the detection sensitivity of the fuel property from changing due to the influence of the pollutant.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る燃料性状センサ１００によれば、燃料に照射された光を受光素子１０２に向けて反射する反射板１０４と、反射板１０４の燃料との接触面１０４ａに設けられる反射板側光触媒膜１０８とを備える。したがって、光を反射する反射板１０４の接触面１０４ａに反射板側光触媒膜１０８を成膜し、この反射板側光触媒膜１０８が活性化され光触媒反応を起こすことで、接触面１０４ａへの汚染物質の付着を抑制することができ、これにより、汚染物質の影響により燃料性状の検出感度が変化することをより確実に防止することができる。   Furthermore, according to the fuel property sensor 100 according to the embodiment of the present invention described above, the reflection plate 104 that reflects the light irradiated to the fuel toward the light receiving element 102 and the contact surface between the reflection plate 104 and the fuel. And a reflector-side photocatalytic film 108 provided on 104a. Therefore, the reflecting plate side photocatalyst film 108 is formed on the contact surface 104a of the reflecting plate 104 that reflects light, and the reflecting plate side photocatalyst film 108 is activated to cause a photocatalytic reaction, thereby causing contaminants on the contact surface 104a. As a result, it is possible to more reliably prevent the change in the detection sensitivity of the fuel property due to the influence of the pollutant.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る燃料性状センサ１００によれば、反射板側光触媒膜１０８は、光触媒活性化用光源１０９が発する光により活性化される。したがって、反射板側光触媒膜１０８の活性化用の光源を新たに設けることなく、プリズム側光触媒膜１０７を活性化させる光源を兼用することができるので、燃料性状センサ１００の構成をよりコンパクトにすることができる。   Furthermore, according to the fuel property sensor 100 according to the embodiment of the present invention described above, the reflector side photocatalyst film 108 is activated by the light emitted from the light source 109 for photocatalyst activation. Therefore, since the light source for activating the prism side photocatalyst film 107 can be used without newly providing a light source for activating the reflector side photocatalyst film 108, the configuration of the fuel property sensor 100 can be made more compact. be able to.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る燃料性状センサ１００によれば、本発明の保護手段は、プリズム１０３により構成される。したがって、プリズム１０３により発光素子１０１を燃料から保護した上で、このプリズム１０３を燃料性状を検出するための光学系として用いることができるので、燃料性状センサ１００の構成をよりコンパクトにすることができる。   Furthermore, according to the fuel property sensor 100 according to the embodiment of the present invention described above, the protection means of the present invention is configured by the prism 103. Therefore, since the prism 103 can be used as an optical system for detecting the fuel property after the light emitting element 101 is protected from the fuel by the prism 103, the configuration of the fuel property sensor 100 can be made more compact. .

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る燃料性状センサ１００によれば、プリズム１０３を通過した光の受光素子１０２による受光位置に基づいて燃料の屈折率を算出して燃料密度を検出する第１判定部１０５を備える。したがって、燃料密度と燃料の屈折率Ｎ2とは相関関係にあることから、受光素子１０２により受光される光の重心位置に応じてこの燃料の屈折率Ｎ2を算出し、燃料の性状としての燃料密度を検出することができる。そして、この燃料性状センサ１００では、プリズム側光触媒膜１０７、反射板側光触媒膜１０８により汚染物質の影響を排除して燃料密度を検出することから、より正確な燃料密度を検出することができる。この結果、この正確な燃料密度に基づいてエンジン１をより最適に制御することができる。 Furthermore, according to the fuel property sensor 100 according to the embodiment of the present invention described above, the fuel density is detected by calculating the refractive index of the fuel based on the light receiving position of the light that has passed through the prism 103 by the light receiving element 102. A first determination unit 105 is provided. Accordingly, since the fuel density and the refractive index N 2 of the fuel are correlated, the refractive index N 2 of the fuel is calculated according to the position of the center of gravity of the light received by the light receiving element 102, and the fuel property is obtained. The fuel density can be detected. In the fuel property sensor 100, the fuel density is detected by eliminating the influence of the contaminants by the prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108, so that the fuel density can be detected more accurately. As a result, the engine 1 can be more optimally controlled based on this accurate fuel density.

図５は、本発明の実施例２に係る燃料性状センサの概略断面図、図６は、本発明の実施例２に係る燃料性状センサが検出する燃料の透過率について説明するための線図である。実施例２に係る燃料性状検出装置は、実施例１に係る燃料性状検出装置と略同様の構成であるが、燃料性状として燃料密度に代えて燃料濃度を検出する点で実施例１に係る燃料性状検出装置とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。   FIG. 5 is a schematic sectional view of a fuel property sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram for explaining the fuel transmittance detected by the fuel property sensor according to the second embodiment of the present invention. is there. The fuel property detection device according to the second embodiment has substantially the same configuration as that of the fuel property detection device according to the first embodiment, but the fuel according to the first embodiment is different in that the fuel concentration is detected instead of the fuel density as the fuel property. It is different from the property detection device. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in the Example mentioned above, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected.

実施例２に係る転がり燃料性状検出装置としての燃料性状センサ２００は、図５に示すように、実施例１のプリズム１０３（図１参照）と反射板１０４（図１参照）に代えて、保護手段としての透明部材２０３、２０４を備える。さらに、燃料性状センサ２００は、実施例１の第１判定部１０５（図１参照）に代えて、第２判定手段としての第２判定部２０５を備える。   As shown in FIG. 5, a fuel property sensor 200 as a rolling fuel property detection device according to the second embodiment is protected instead of the prism 103 (see FIG. 1) and the reflector 104 (see FIG. 1) of the first embodiment. Transparent members 203 and 204 are provided as means. Furthermore, the fuel property sensor 200 includes a second determination unit 205 as a second determination unit instead of the first determination unit 105 (see FIG. 1) of the first embodiment.

具体的には、燃料性状センサ２００は、図５に示すように、第１発光手段としての発光素子２０１と、受光手段としての受光素子２０２と、保護手段としての透明部材２０３、２０４と、第２判定手段としての第２判定部２０５を備える。   Specifically, as shown in FIG. 5, the fuel property sensor 200 includes a light emitting element 201 as a first light emitting means, a light receiving element 202 as a light receiving means, transparent members 203 and 204 as protective means, A second determination unit 205 serving as a second determination unit;

発光素子２０１は、燃料に所定の波長（ここでは、１６００から１７００ｎｍ程度）の光を照射するものであり、ここでは発光ダイオードを用いる。受光素子２０２は、発光素子２０１が発した光を受光するものである。受光素子２０２は、第２判定部２０５に電気的に接続されており、受光した光の信号を電気信号に変換し第２判定部２０５に送信する。受光素子２０２は、ここでは受光量を検出するフォトダイオードを用いる。発光素子２０１及び受光素子２０２は、外部の電源から電力が供給される。   The light emitting element 201 irradiates the fuel with light having a predetermined wavelength (here, about 1600 to 1700 nm), and a light emitting diode is used here. The light receiving element 202 receives light emitted from the light emitting element 201. The light receiving element 202 is electrically connected to the second determination unit 205, converts the received light signal into an electric signal, and transmits the electric signal to the second determination unit 205. Here, a photodiode that detects the amount of received light is used as the light receiving element 202. The light emitting element 201 and the light receiving element 202 are supplied with electric power from an external power source.

透明部材２０３は、燃料供給管８ｂの側面が開口した取付部８ｃに嵌装される。この透明部材２０３は、透明ガラスあるいは透明樹脂により円柱状に形成され、一端面に燃料供給管８ｂ内を通過する燃料と接触する接触面２０３ａが形成される一方、他端面には、発光素子２０１が設置される設置面２０３ｂが形成される。そして、透明部材２０３の周面は、シール部材１０６により封止されている。発光素子２０１は、この透明部材２０３の設置面２０３ｂに設けられている。すなわち、透明部材２０３は、発光素子２０１と燃料供給管８ｂ内を通過する燃料との間に設けられる。透明部材２０３は、発光素子２０１が発した光が透過可能であると共に発光素子２０１と燃料供給管８ｂ内を通過する燃料との接触を防止する。   The transparent member 203 is fitted into the attachment portion 8c whose side surface of the fuel supply pipe 8b is open. The transparent member 203 is formed in a columnar shape with transparent glass or transparent resin, and a contact surface 203a that contacts fuel passing through the fuel supply pipe 8b is formed on one end surface, while the light emitting element 201 is formed on the other end surface. An installation surface 203b on which is installed is formed. The peripheral surface of the transparent member 203 is sealed with a seal member 106. The light emitting element 201 is provided on the installation surface 203 b of the transparent member 203. That is, the transparent member 203 is provided between the light emitting element 201 and the fuel passing through the fuel supply pipe 8b. The transparent member 203 can transmit light emitted from the light emitting element 201 and prevent contact between the light emitting element 201 and the fuel passing through the fuel supply pipe 8b.

一方、透明部材２０４は、燃料供給管８ｂにおいて透明部材２０３が取り付けられる取付部８ｃに対向する側面が開口した取付部８ｃに嵌装される。そして、透明部材２０４は、透明部材２０３と同様に、一端面に燃料供給管８ｂ内を通過する燃料と接触する接触面２０４ａが形成される一方、他端面には、受光素子２０２が設置される設置面２０４ｂが形成される。そして、透明部材２０４の周面は、シール部材１０６により封止されている。受光素子２０２は、この透明部材２０４の設置面２０４ｂに設けられている。すなわち、透明部材２０４は、受光素子２０２と燃料供給管８ｂ内を通過する燃料との間に設けられる。透明部材２０４は、発光素子２０１が発した光が透過可能であると共に受光素子２０２と燃料供給管８ｂ内を通過する燃料との接触を防止する。また、透明部材２０４の接触面２０４ａは、透明部材２０３の接触面２０３ａと対向している。   On the other hand, the transparent member 204 is fitted into the attachment portion 8c whose side surface facing the attachment portion 8c to which the transparent member 203 is attached in the fuel supply pipe 8b. The transparent member 204 is formed with a contact surface 204a in contact with the fuel passing through the fuel supply pipe 8b on one end surface, and the light receiving element 202 is installed on the other end surface, similarly to the transparent member 203. An installation surface 204b is formed. The peripheral surface of the transparent member 204 is sealed with the seal member 106. The light receiving element 202 is provided on the installation surface 204 b of the transparent member 204. That is, the transparent member 204 is provided between the light receiving element 202 and the fuel passing through the fuel supply pipe 8b. The transparent member 204 can transmit light emitted from the light emitting element 201 and prevents contact between the light receiving element 202 and the fuel passing through the fuel supply pipe 8b. The contact surface 204 a of the transparent member 204 is opposed to the contact surface 203 a of the transparent member 203.

発光素子２０１から燃料に向けて照射された光は、設置面２０３ｂを介して透明部材２０３内に入射された後、接触面２０３ａから燃料に出射される。そして、接触面２０３ａから出射された光は、燃料中を通って接触面２０４ａを介して透明部材２０４内に入射され、設置面２０４ｂを介して受光素子２０２により受光される。   The light emitted from the light emitting element 201 toward the fuel is incident on the transparent member 203 through the installation surface 203b, and then emitted from the contact surface 203a to the fuel. The light emitted from the contact surface 203a passes through the fuel, enters the transparent member 204 through the contact surface 204a, and is received by the light receiving element 202 through the installation surface 204b.

このとき、燃料供給管８ｂ内を通過する燃料に入射した所定波長の光は、図６に示すように、燃料中のエタノールのＯＨ基に吸収されこれを励起状態に遷移させる。つまり、発光素子２０１から照射された所定波長の光は、燃料を通り抜ける際に燃料濃度としての燃料中のエタノール濃度に応じたエネルギーに相当する光が吸光される。すなわち、燃料供給管８ｂ内を通過する燃料の性状としてエタノール濃度が変化すると、燃料中のエタノールのＯＨ基による吸光度、言い換えれば、光の透過率が変化し、この結果、受光素子１０２により受光される光の受光量もこれに応じて変化する。そして、燃料エタノール濃度と光の透過率（吸光度）とは相関関係にあり、透過率が高くなるほど吸光された光の量が少ないことから燃料エタノール濃度は低くなる一方、透過率が低くなるほど吸光された光の量が多いことから燃料エタノール濃度は高くなる。したがって、受光素子１０２により受光される光の受光量に応じてこの燃料の透過率を算出すれば、燃料の性状としての燃料エタノール濃度を検出することができる。   At this time, as shown in FIG. 6, the light having a predetermined wavelength incident on the fuel passing through the fuel supply pipe 8b is absorbed by the OH group of ethanol in the fuel and transits to the excited state. That is, light having a predetermined wavelength emitted from the light emitting element 201 absorbs light corresponding to energy corresponding to the ethanol concentration in the fuel as the fuel concentration when passing through the fuel. That is, when the ethanol concentration changes as the property of the fuel passing through the fuel supply pipe 8b, the absorbance due to the OH group of ethanol in the fuel, in other words, the light transmittance changes, and as a result, the light receiving element 102 receives the light. The amount of received light also changes accordingly. The fuel ethanol concentration is correlated with the light transmittance (absorbance), and the higher the transmittance, the smaller the amount of light absorbed, so the fuel ethanol concentration is lower, while the lower the transmittance is, the more light is absorbed. The fuel ethanol concentration increases because of the large amount of light. Therefore, if the fuel transmittance is calculated according to the amount of light received by the light receiving element 102, the fuel ethanol concentration as the fuel property can be detected.

なお、発光素子２０１は、燃料に照射する所定波長の光として、ここでは、波長が１６００から１７００ｎｍ程度の光を燃料に照射している。これは、図６に示すように、ＯＨ基に吸光され得る波長（１２００から１８００ｎｍ）の光を燃料に照射すると共に、燃料中に含有される水分の影響を最小限に抑えることができる範囲の波長の光を照射するためである。すなわち、発光素子２０１は、エタノールに対する光の透過率と水分に対する光の透過率とがほぼ等しくなる範囲の波長（１６００から１７００ｎｍ程度）の光を燃料に照射している。これにより、水分による光の吸光の影響を最小限に抑えることができるので、燃料性状センサ２００による燃料性状の検出をより正確に行うことができる。   Note that the light emitting element 201 irradiates the fuel with light having a wavelength of about 1600 to 1700 nm as light having a predetermined wavelength to be irradiated to the fuel. As shown in FIG. 6, this is a range in which the influence of moisture contained in the fuel can be minimized while the fuel is irradiated with light having a wavelength (1200 to 1800 nm) that can be absorbed by the OH group. This is for irradiating light of a wavelength. That is, the light emitting element 201 irradiates the fuel with light having a wavelength (about 1600 to 1700 nm) in a range where the light transmittance with respect to ethanol and the light transmittance with respect to moisture are substantially equal. As a result, the influence of light absorption due to moisture can be minimized, so that the fuel property sensor 200 can detect the fuel property more accurately.

第２判定部２０５は、上述のＥＣＵ５０に電気的に接続される電子制御回路として構成される。第２判定部２０５は、発光素子２０１から照射され、燃料を通過した光の受光素子２０２による受光量に基づいて燃料の透過率を算出する。そして、第２判定部２０５は、透過率に基づいて燃料エタノール濃度を検出する。第２判定部２０５は、受光量と透過率との関係を示すマップを予め不図示の記憶部等に記憶させておき、このマップに基づいて透過率を算出してもよいし、受光素子２０２による受光量と燃料エタノール濃度との関係を示すマップを予め不図示の記憶部等に記憶させておき、このマップに基づいて直接燃料エタノール濃度を検出するようにしてもよい。そして、第２判定部２０５は、検出結果の出力信号をエンジン１のＥＣＵ５０に送信する。   The second determination unit 205 is configured as an electronic control circuit that is electrically connected to the ECU 50 described above. The second determination unit 205 calculates the fuel transmittance based on the amount of light received from the light emitting element 201 and received by the light receiving element 202 of the light that has passed through the fuel. Then, the second determination unit 205 detects the fuel ethanol concentration based on the transmittance. The second determination unit 205 may store a map indicating the relationship between the amount of received light and the transmittance in a storage unit (not shown) in advance and calculate the transmittance based on the map. A map indicating the relationship between the amount of received light and the fuel ethanol concentration may be stored in advance in a storage unit (not shown), and the fuel ethanol concentration may be directly detected based on this map. The second determination unit 205 transmits an output signal of the detection result to the ECU 50 of the engine 1.

そして、ＥＣＵ５０は、この第２判定部２０５が検出した燃料エタノール濃度に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ８及び点火プラグ９を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。これにより、低温時始動性、運転性（ドライバビリティ）の向上やエミッション性能の向上など燃料性状に応じた最適なエンジン制御が可能となる。エタノールはガソリンに比べて気化潜熱が高く、低温時は蒸発しにくいために混合気の形成が不十分となり易い。このため、本実施例のＥＣＵ５０は、例えば、エンジン１の低温始動時において、第２判定部２０５が検出した燃料エタノール濃度が高い場合には燃料噴射量を相対的に多くしたり点火時期を遅角させたりする一方、燃料エタノール濃度が低い場合には燃料噴射量を相対的に少なくしたり点火時期の遅角をなくしたりするようにインジェクタ８や点火プラグ９を制御する。これにより、エンジン１は、低温始動時においても安定した運転を行うことができる。   The ECU 50 determines the fuel injection amount (fuel injection time), the injection timing, the ignition timing, and the like based on the fuel ethanol concentration detected by the second determination unit 205, and drives the injector 8 and the spark plug 9 to drive the fuel. Perform injection and ignition. This makes it possible to perform optimal engine control in accordance with the fuel properties such as improved startability at low temperatures, improved drivability, and improved emission performance. Ethanol has a higher latent heat of vaporization than gasoline and is difficult to evaporate at low temperatures, so that the formation of air-fuel mixture tends to be insufficient. For this reason, the ECU 50 of this embodiment increases the fuel injection amount or delays the ignition timing when the fuel ethanol concentration detected by the second determination unit 205 is high, for example, when the engine 1 is started at a low temperature. On the other hand, when the fuel ethanol concentration is low, the injector 8 and the spark plug 9 are controlled so as to relatively reduce the fuel injection amount and eliminate the retard of the ignition timing. Thereby, the engine 1 can perform a stable operation even at a low temperature start.

そして、本実施例の燃料性状センサ２００では、図５に示すように、透明部材２０３の接触面２０３ａに第１光触媒膜としての発光側光触媒膜２０７、透明部材２０４の接触面２０４ａに第１光触媒膜としての受光側光触媒膜２０８を設けることで、汚染物質の影響による燃料性状の検出感度変化の防止を図っている。   In the fuel property sensor 200 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the light emitting side photocatalyst film 207 as the first photocatalyst film is formed on the contact surface 203a of the transparent member 203, and the first photocatalyst is formed on the contact surface 204a of the transparent member 204. By providing the light-receiving side photocatalyst film 208 as a film, a change in the detection sensitivity of the fuel property due to the influence of contaminants is prevented.

発光側光触媒膜２０７は、透明部材２０３において燃料供給管８ｂ内を通過する燃料と接触する面、すなわち、接触面２０３ａの全面に成膜される。同様に、受光側光触媒膜２０８は、透明部材２０４において燃料供給管８ｂ内を通過する燃料と接触する面、すなわち、接触面２０４ａの全面に成膜される。本実施例の発光側光触媒膜２０７及び受光側光触媒膜２０８は、実施例１のプリズム側光触媒膜１０７及び反射板側光触媒膜１０８と同様に、膜厚が数μｍ程度のチタニア薄膜を用いる。そして、この発光側光触媒膜２０７及び受光側光触媒膜２０８は、透明部材２０３の設置面２０３ｂに設けられる光触媒活性化用光源２０９が発する光により活性化される。   The light emission side photocatalyst film 207 is formed on the surface of the transparent member 203 that contacts the fuel passing through the fuel supply pipe 8b, that is, the entire contact surface 203a. Similarly, the light-receiving side photocatalyst film 208 is formed on the surface of the transparent member 204 that contacts the fuel passing through the fuel supply pipe 8b, that is, the entire contact surface 204a. The light emitting side photocatalyst film 207 and the light receiving side photocatalyst film 208 of this embodiment are made of a titania thin film having a thickness of about several μm, like the prism side photocatalyst film 107 and the reflector side photocatalyst film 108 of the first embodiment. The light emission side photocatalyst film 207 and the light reception side photocatalyst film 208 are activated by light emitted from the photocatalyst activation light source 209 provided on the installation surface 203b of the transparent member 203.

上記のように構成される燃料性状センサ２００では、光触媒活性化用光源２０９は、常に光を照射している。そして、発光側光触媒膜２０７及び受光側光触媒膜２０８は、この光触媒活性化用光源２０９から発せられる光により活性化され光触媒反応を起こす。すると、透明部材２０３の接触面２０３ａ及び透明部材２０４の接触面２０４ａに汚染物質が付着する前に分解され、接触面２０３ａ、接触面２０４ａへの汚染物質の付着が未然に抑制される。また、仮にこの接触面２０３ａ、接触面２０４ａに汚染物質が付着したとしてもこの汚染物質をふき取ることなく、最終的には光触媒反応により分解される。   In the fuel property sensor 200 configured as described above, the photocatalyst activation light source 209 always emits light. The light-emitting side photocatalyst film 207 and the light-receiving side photocatalyst film 208 are activated by the light emitted from the photocatalyst activation light source 209 to cause a photocatalytic reaction. Then, before the contaminants adhere to the contact surface 203a of the transparent member 203 and the contact surface 204a of the transparent member 204, the contaminants are prevented from adhering to the contact surface 203a and the contact surface 204a. Even if contaminants adhere to the contact surface 203a and the contact surface 204a, they are eventually decomposed by a photocatalytic reaction without wiping off the contaminants.

これに対し、発光素子２０１から発せられる燃料性状検出のための光は、上述したように１６００から１７００ｎｍ程度の波長の光であり、発光側光触媒膜２０７及び受光側光触媒膜２０８を活性化する波長の光ではない。このため、発光素子２０１から発せられた光は、発光側光触媒膜２０７及び受光側光触媒膜２０８に吸収されることなく透過することから、燃料性状の検出に影響を及ぼすことはない。そして、接触面２０３ａ、接触面２０４ａへの汚染物質が抑制されることから、発光素子２０１から受光素子２０２までの光路中に汚染物質が介在することが抑制され、受光素子２０２での受光量にずれが生じることが防止される。これにより、燃料性状センサ２００における燃料性状の検出感度が変化することが抑制されることから、燃料供給管８ｂ内を通過する燃料の燃料性状を正確に検出することができる。この結果、燃料性状センサ２００を備えるエンジン１は、上述のような低温時始動性や運転性（ドライバビリティ）の向上やエミッション性能の向上など燃料性状に応じた最適なエンジン制御を正確に実行することができる。   On the other hand, the light for detecting the fuel property emitted from the light emitting element 201 is light having a wavelength of about 1600 to 1700 nm as described above, and the wavelength that activates the light emitting side photocatalytic film 207 and the light receiving side photocatalytic film 208. Is not the light. For this reason, the light emitted from the light emitting element 201 is transmitted without being absorbed by the light emitting side photocatalyst film 207 and the light receiving side photocatalyst film 208, and thus does not affect the detection of the fuel property. Further, since contaminants on the contact surface 203a and the contact surface 204a are suppressed, the presence of contaminants in the optical path from the light emitting element 201 to the light receiving element 202 is suppressed, and the amount of light received by the light receiving element 202 is reduced. Misalignment is prevented. Thereby, since the change in the detection sensitivity of the fuel property in the fuel property sensor 200 is suppressed, the fuel property of the fuel passing through the fuel supply pipe 8b can be accurately detected. As a result, the engine 1 equipped with the fuel property sensor 200 accurately executes the optimum engine control according to the fuel property such as the above-described low temperature startability, improved drivability, and improved emission performance. be able to.

以上で説明した本発明の実施例に係る燃料性状センサ２００によれば、発光素子２０１により燃料に光を照射しこの光を受光素子２０２により受光して燃料性状を検出する燃料性状センサ２００において、発光素子２０１、受光素子２０２と燃料との間に設けられ、発光素子２０１、受光素子２０２を燃料から保護すると共に光が透過可能な透明部材２０３、透明部材２０４と、透明部材２０３、透明部材２０４の燃料との接触面２０３ａ、２０４ａに設けられる発光側光触媒膜２０７、受光側光触媒膜２０８と、発光側光触媒膜２０７、受光側光触媒膜２０８を活性化する光を発する光触媒活性化用光源２０９とを備える。   According to the fuel property sensor 200 according to the embodiment of the present invention described above, in the fuel property sensor 200 for detecting the fuel property by irradiating the fuel with the light emitting element 201 and receiving the light with the light receiving element 202, A transparent member 203, a transparent member 204, a transparent member 203, and a transparent member 204, which are provided between the light emitting element 201 and the light receiving element 202 and protect the light emitting element 201 and the light receiving element 202 from the fuel and transmit light. A light emitting side photocatalyst film 207, a light receiving side photocatalyst film 208, a light emitting side photocatalyst film 207, and a light source 209 for photocatalyst activation that emits light that activates the light receiving side photocatalyst film 208. Is provided.

したがって、光が透過可能な透明部材２０３、２０４の接触面２０３ａ、２０４ａに発光側光触媒膜２０７、受光側光触媒膜２０８を成膜し、この発光側光触媒膜２０７、受光側光触媒膜２０８を活性化する光触媒活性化用光源２０９を設けたことから、透明部材２０３、２０４により発光素子２０１、受光素子２０２と燃料との接触を防止することができると共に光触媒活性化用光源２０９が発する光により接触面２０３ａ、２０４ａに設けられた発光側光触媒膜２０７、受光側光触媒膜２０８が活性化され光触媒反応を起こすので、接触面２０３ａ、２０４ａへの汚染物質の付着を抑制することができ、これにより、汚染物質の影響により燃料性状の検出感度が変化することを防止することができる。   Therefore, the light emitting side photocatalyst film 207 and the light receiving side photocatalyst film 208 are formed on the contact surfaces 203a and 204a of the transparent members 203 and 204 through which light can pass, and the light emitting side photocatalyst film 207 and the light receiving side photocatalyst film 208 are activated. Since the photocatalyst activation light source 209 is provided, the transparent members 203 and 204 can prevent the light emitting element 201 and the light receiving element 202 from contacting the fuel and the contact surface by the light emitted from the photocatalyst activation light source 209. Since the light-emitting side photocatalytic film 207 and the light-receiving side photocatalytic film 208 provided on 203a and 204a are activated to cause a photocatalytic reaction, it is possible to suppress the adhesion of contaminants to the contact surfaces 203a and 204a. It can prevent that the detection sensitivity of a fuel property changes with the influence of a substance.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る燃料性状センサ２００によれば、燃料を通過した光の受光素子２０２による受光量に基づいて燃料の透過率としての光の透過率を算出して燃料エタノール濃度を検出する第２判定部２０５を備える。したがって、燃料エタノール濃度と所定波長の光の透過率とは相関関係にあることから、受光素子２０２により受光される光の受光量に応じてこの燃料の光の透過率を算出し、燃料の性状としての燃料エタノール濃度を検出することができる。そして、この燃料性状センサ２００では、発光側光触媒膜２０７、受光側光触媒膜２０８により汚染物質の影響を排除して燃料密度を検出することから、より正確な燃料エタノール濃度を検出することができる。この結果、この正確な燃料エタノール濃度に基づいてエンジン１をより最適に制御することができる。   Furthermore, according to the fuel property sensor 200 according to the embodiment of the present invention described above, the light transmittance as the fuel transmittance is calculated based on the amount of light received by the light receiving element 202 of the light that has passed through the fuel. A second determination unit 205 that detects the fuel ethanol concentration is provided. Therefore, since the fuel ethanol concentration and the light transmittance of a predetermined wavelength have a correlation, the light transmittance of this fuel is calculated according to the amount of light received by the light receiving element 202, and the properties of the fuel are calculated. The fuel ethanol concentration as can be detected. In the fuel property sensor 200, the fuel density is detected by eliminating the influence of the pollutant by the light-emitting side photocatalyst film 207 and the light-receiving side photocatalyst film 208, so that a more accurate fuel ethanol concentration can be detected. As a result, the engine 1 can be more optimally controlled based on this accurate fuel ethanol concentration.

なお、上述した本発明の実施例に係る燃料性状検出装置は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、本発明の燃料性状センサ１００、２００をポート噴射式の多気筒エンジンに適用して説明したが、この形式のエンジンに限らず、直列型またはＶ型エンジンに適用することもでき、また、燃焼室に直接燃料を供給可能な燃料供給手段を備える筒内噴射式エンジン等に適用しても同様の作用効果を奏することができる。   In addition, the fuel property detection apparatus according to the above-described embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims. In the above description, the fuel property sensors 100 and 200 of the present invention are applied to a port injection type multi-cylinder engine. However, the present invention is not limited to this type of engine, but can be applied to an in-line or V-type engine. Further, even when applied to a direct injection engine or the like provided with a fuel supply means capable of supplying fuel directly to the combustion chamber, the same effects can be obtained.

また、以上の説明では、第１判定部１０５、第２判定部２０５は、上述のＥＣＵ５０に電気的に接続される電子制御回路として構成されるものとしたが、ＥＣＵ５０と一体に形成してもよく、この場合、ＥＣＵ５０が本発明の第１判定手段、第２判定手段に相当することとなる。   In the above description, the first determination unit 105 and the second determination unit 205 are configured as electronic control circuits that are electrically connected to the ECU 50 described above, but may be formed integrally with the ECU 50. In this case, the ECU 50 corresponds to the first determination means and the second determination means of the present invention.

さらに、本発明の燃料性状検出装置は、以上で説明した実施例１に係る燃料性状センサ１００と実施例２に係る燃料性状センサ２００とを組み合わせてユニット化してもよい。すなわち、燃料性状検出装置は、少なくともガソリンとアルコールとを含む混合燃料の燃料性状を検出する判定手段を備え、判定手段は、燃料性状として混合燃料中のガソリン密度とアルコール濃度とを検出するように構成してもよい。ここでは、燃料性状検出装置は、燃料性状として燃料密度を検出する第１判定手段として第１判定部１０５と、燃料濃度を検出する第２判定手段としての第２判定部２０５との両方を備えてもよいし、燃料性状として燃料密度と燃料濃度の両方を検出する判定手段を備えてもよい。   Furthermore, the fuel property detection apparatus of the present invention may be unitized by combining the fuel property sensor 100 according to the first embodiment described above and the fuel property sensor 200 according to the second embodiment. That is, the fuel property detection device includes a determination unit that detects the fuel property of the mixed fuel including at least gasoline and alcohol, and the determination unit detects the gasoline density and the alcohol concentration in the mixed fuel as the fuel property. It may be configured. Here, the fuel property detection device includes both a first determination unit 105 as a first determination unit that detects a fuel density as a fuel property, and a second determination unit 205 as a second determination unit that detects a fuel concentration. Alternatively, determination means for detecting both the fuel density and the fuel concentration as the fuel property may be provided.

そして、この場合、燃料性状検出装置は、例えば、実施例２における保護部材としての透明部材を実施例１のプリズムにより兼用すると共に、本発明の第１発光手段は、燃料密度を検出するための光を発する密度検出用発光手段と、燃料濃度を検出するための光を発する濃度検出用発光手段とを有し、受光手段は、密度検出用発光手段が発した光を受光する密度検出用受光手段と、濃度検出用発光手段が発した光を受光する濃度検出用受光手段とを有する。そして、上述したように、プリズムの燃料との接触面に光触媒膜を設けると共にこれを活性化させる第２発光手段を設ける。ここでは、濃度検出用発光手段が発する光の波長（１６００から１７００ｎｍ程度）と、密度検出用発光手段が発する光の波長（例えば、８００から９００ｎｍ程度）とが異なり、さらに、第２発光手段が光触媒を活性化させるために発する光の波長（およそ３８０から４８０ｎｍ程度）も濃度検出用発光手段が発する光の波長、密度検出用発光手段が発する光の波長のいずれとも異なることから、互いの光の影響を受けることはない。これにより、燃料性状検出装置において、汚染物質の影響により燃料性状の検出感度が変化することを防止することができ、燃料性状として混合燃料中のガソリン密度とアルコール濃度とを正確に検出することができる。   In this case, for example, the fuel property detecting device also uses the transparent member as the protective member in the second embodiment by the prism of the first embodiment, and the first light emitting means of the present invention detects the fuel density. A density detecting light emitting means for emitting light; and a concentration detecting light emitting means for emitting light for detecting the fuel concentration. The light receiving means receives the light emitted by the density detecting light emitting means. And a density detecting light receiving means for receiving light emitted from the density detecting light emitting means. As described above, the photocatalytic film is provided on the contact surface of the prism with the fuel, and the second light emitting means for activating the photocatalytic film is provided. Here, the wavelength of the light emitted from the concentration detecting light emitting means (about 1600 to 1700 nm) is different from the wavelength of the light emitted from the density detecting light emitting means (for example, about 800 to 900 nm). Since the wavelength of light emitted to activate the photocatalyst (approximately 380 to 480 nm) is different from both the wavelength of light emitted from the concentration detecting light emitting means and the wavelength of light emitted from the density detecting light emitting means, the mutual light Will not be affected. Thereby, in the fuel property detection device, it is possible to prevent the detection sensitivity of the fuel property from changing due to the influence of the pollutant, and it is possible to accurately detect the gasoline density and the alcohol concentration in the mixed fuel as the fuel property. it can.

また、以上の説明では、第２光触媒膜としての反射板側光触媒膜１０８は、第１光触媒膜としてのプリズム側光触媒膜１０７を活性化させる光触媒活性化用光源１０９により活性化されるものとして説明したが、反射板側光触媒膜１０８を活性化させるための光源を光触媒活性化用光源１０９とは別個に設けてもよい。燃料性状検出装置は、燃料密度や燃料濃度以外の燃料性状を検出する装置として構成してもよい。   In the above description, the reflector-side photocatalyst film 108 as the second photocatalyst film is described as being activated by the photocatalyst activation light source 109 that activates the prism-side photocatalyst film 107 as the first photocatalyst film. However, a light source for activating the reflector-side photocatalytic film 108 may be provided separately from the photocatalyst activation light source 109. The fuel property detection device may be configured as a device that detects fuel properties other than fuel density and fuel concentration.

また、以上の説明では、燃料性状センサ１００、２００は、燃料供給管８ｂに設けるものとして説明したが、例えば、デリバリパイプ８ａに設けてもよい。燃料性状センサ１００、２００をインジェクタ８の直前のデリバリパイプ８ａに設けた場合、例えば、エンジン１の始動時にデリバリパイプ８ａの中に残留していた燃料の性状をも検出することができるので、エンジン１の運転状態をより最適に制御することができる。   In the above description, the fuel property sensors 100 and 200 have been described as being provided in the fuel supply pipe 8b, but may be provided in the delivery pipe 8a, for example. When the fuel property sensors 100 and 200 are provided in the delivery pipe 8a immediately before the injector 8, for example, the property of the fuel remaining in the delivery pipe 8a when the engine 1 is started can be detected. 1 can be controlled more optimally.

以上のように、本発明に係る燃料性状検出装置は、汚染物質の影響により燃料性状の検出感度が変化することを防止するものであり、内燃機関以外にも燃料を用いる種々の装置の燃料性状検出装置に適用して好適である。   As described above, the fuel property detection device according to the present invention prevents the detection sensitivity of the fuel property from changing due to the influence of pollutants, and the fuel property of various devices that use fuel in addition to the internal combustion engine. It is suitable for application to a detection device.

本発明の実施例１に係る燃料性状センサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the fuel property sensor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係る燃料性状センサが適用されたエンジンの模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an engine to which a fuel property sensor according to Embodiment 1 of the present invention is applied. 本発明の実施例１に係る燃料性状センサが検出する燃料の屈折率と密度との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the refractive index and density of the fuel which the fuel property sensor which concerns on Example 1 of this invention detects. 本発明の実施例１に係る燃料性状センサの光触媒膜を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the photocatalyst film | membrane of the fuel property sensor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例２に係る燃料性状センサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the fuel property sensor which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例２に係る燃料性状センサが検出する燃料の透過率について説明するための線図である。It is a diagram for demonstrating the transmittance | permeability of the fuel which the fuel property sensor which concerns on Example 2 of this invention detects.

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン
８ インジェクタ
８ａ デリバリパイプ
８ｂ 燃料供給管
９ 点火プラグ
５０ ＥＣＵ
１００、２００ 燃料性状センサ（燃料性状検出装置）
１０１、２０１ 発光素子（第１発光手段）
１０２、２０２ 受光素子（受光手段）
１０３ プリズム （保護手段）
１０３ａ、１０４ａ、２０３ａ、２０４ａ 接触面
１０３ｂ、２０３ｂ、２０４ｂ 設置面
１０４ 反射板
１０５ 第１判定部（第１判定手段）
１０６ シール部材
１０７ プリズム側光触媒膜（第１光触媒膜）
１０８ 反射板側光触媒膜（第２光触媒膜）
１０９、２０９ 光触媒活性化用光源（第２発光手段）
２０３、２０４ 透明部材（保護手段）
２０５ 第２判定部（第２判定手段）
２０７ 発光側光触媒膜（第１光触媒膜）
２０８ 受光側光触媒膜（第１光触媒膜） 1 Engine 8 Injector 8a Delivery pipe 8b Fuel supply pipe 9 Spark plug 50 ECU
100, 200 Fuel property sensor (Fuel property detection device)
101, 201 Light emitting element (first light emitting means)
102, 202 Light receiving element (light receiving means)
103 prism (protection means)
103a, 104a, 203a, 204a Contact surfaces 103b, 203b, 204b Installation surface 104 Reflector 105 First determination unit (first determination means)
106 Seal member 107 Prism side photocatalyst film (first photocatalyst film)
108 Reflector-side photocatalytic film (second photocatalytic film)
109, 209 Photocatalyst activation light source (second light emitting means)
203, 204 Transparent member (protection means)
205 2nd determination part (2nd determination means)
207 Emission side photocatalyst film (first photocatalyst film)
208 Photocatalytic film on the light-receiving side (first photocatalytic film)

Claims (7)

第１発光手段により燃料に光を照射し該光を受光手段により受光して燃料性状を検出する燃料性状検出装置において、
前記第１発光手段と前記燃料との間に設けられ前記第１発光手段を前記燃料から保護すると共に前記光が透過可能な保護手段と、
前記保護手段の前記燃料との接触面に設けられる第１光触媒膜と、
前記第１光触媒膜を活性化する光を発する第２発光手段とを備え、
前記第１発光手段は、燃料密度を検出するための光を発する密度検出用発光手段と、燃料濃度を検出するための光を発する濃度検出用発光手段とを有し、
前記受光手段は、前記密度検出用発光手段が発した光を受光する密度検出用受光手段と、前記濃度検出用発光手段が発した光を受光する濃度検出用受光手段とを有し、
前記濃度検出用発光手段が発する光の波長と、前記密度検出用発光手段が発する光の波長と、前記第２発光手段が光触媒を活性化させるために発する光の波長とが相互に異なることを特徴とする、
燃料性状検出装置。 In the fuel property detecting device for detecting the fuel property by irradiating the fuel with the first light emitting means and receiving the light with the light receiving means,
A protection means provided between the first light emitting means and the fuel, for protecting the first light emitting means from the fuel and capable of transmitting the light;
A first photocatalytic film provided on a contact surface of the protection means with the fuel;
Second light emitting means for emitting light for activating the first photocatalytic film ,
The first light emitting means includes density detecting light emitting means for emitting light for detecting fuel density, and concentration detecting light emitting means for emitting light for detecting fuel concentration,
The light receiving means includes a density detecting light receiving means for receiving light emitted from the density detecting light emitting means, and a density detecting light receiving means for receiving light emitted from the density detecting light emitting means,
The wavelength of light emitted from the light emission means for concentration detection, the wavelength of light emitted from the light emission means for density detection, and the wavelength of light emitted from the second light emission means to activate the photocatalyst are different from each other. Features
Fuel property detection device. 前記燃料に照射された光を前記受光手段に向けて反射する反射板と、
前記反射板の前記燃料との接触面に設けられる第２光触媒膜とを備えることを特徴とする、
請求項１に記載の燃料性状検出装置。 A reflector that reflects the light applied to the fuel toward the light receiving means;
A second photocatalyst film provided on a contact surface of the reflector with the fuel,
The fuel property detection device according to claim 1. 前記第２光触媒膜は、前記第２発光手段が発する光により活性化されることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の燃料性状検出装置。 The second photocatalytic film is activated by light emitted by the second light emitting means,
The fuel property detection device according to claim 1 or 2. 前記保護手段は、プリズムにより構成されることを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料性状検出装置。 The protection means is constituted by a prism,
The fuel property detection device according to any one of claims 1 to 3. 前記プリズムを通過した光の前記受光手段による受光位置に基づいて前記燃料の屈折率を算出して燃料密度を検出する第１判定手段を備えることを特徴とする、
請求項４に記載の燃料性状検出装置。 Characterized by comprising first determination means for calculating a refractive index of the fuel based on a light receiving position of the light received by the light receiving means and detecting a fuel density.
The fuel property detection device according to claim 4. 前記燃料を通過した光の前記受光手段による受光量に基づいて前記燃料の透過率を算出して燃料濃度を検出する第２判定手段を備えることを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料性状検出装置。 Characterized in that it comprises second determination means for detecting the fuel concentration by calculating the transmittance of the fuel based on the amount of light received by the light receiving means of the light that has passed through the fuel.
The fuel property detection device according to any one of claims 1 to 3. 少なくともガソリンとアルコールとを含む混合燃料の燃料性状を検出する判定手段を備え、
前記判定手段は、前記燃料性状として前記混合燃料中のガソリン密度とアルコール濃度とを検出することを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料性状検出装置。 A determination means for detecting a fuel property of a mixed fuel containing at least gasoline and alcohol;
The determination means detects a gasoline density and an alcohol concentration in the mixed fuel as the fuel property,
The fuel property detection device according to any one of claims 1 to 3.
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