JPH01257245A - Measuring apparatus for mixing ratio of fuel for internal combustion engine - Google Patents

Measuring apparatus for mixing ratio of fuel for internal combustion engine

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JPH01257245A
JPH01257245A JP23252388A JP23252388A JPH01257245A JP H01257245 A JPH01257245 A JP H01257245A JP 23252388 A JP23252388 A JP 23252388A JP 23252388 A JP23252388 A JP 23252388A JP H01257245 A JPH01257245 A JP H01257245A
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JP
Japan
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light
fuel
signal
temperature
mixed fuel
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Pending
Application number
JP23252388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiro Yamada
善郎 山田
Takao Miyazaki
宮崎 孝雄
Isamu Komine
小峰 勇
Toshio Hirota
広田 寿男
Ryusaburo Inoue
井上 隆三郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH01257245A publication Critical patent/JPH01257245A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G01N21/431Dip refractometers, e.g. using optical fibres

Abstract

PURPOSE:To optimize the mixing ratio of a mixed fuel, by a method wherein the part of a light-transmitting body dipped in the mixed fuel is shaped in a curve. CONSTITUTION:The part of a light-transmitting body 1 used for measuring a refractive index, i.e. an optical waveguide, which is dipped in a mixed fuel 2 is made to be an optical waveguide shaped in a curve having a curvature. By the method wherein the part of the optical waveguide dipped in the fuel is shaped in the curve having the curvature, a light transmitted straight from a light-emitting element 12 to a light- sensing element 13 is eliminated. A light incident on the curved part of the optical waveguide at every incident angle is reflected repeatedly in a plurality of times at the same reflection angle on the interface between the waveguide and the fuel, and as the result, all the lights not meeting the condition of total reflection leak outside the optical waveguide and are not sensed. By these two effects, the quantity of transmitted light taken out as a light-sensing signal is made to be dependent on the refractive index of the fuel at 100% substantially, and therefore the sensitivity of a sensor, i.e. S/N, is increased. Based on the output signal of the element 13 being dependent on the refractive index of this fuel 2, the mixing ratio of the fuel 2 is measured.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、内燃機関用燃料として用いられているガソ
リン・アルコール等や、あるいはそれらの混合液燃料の
種類あるいは燃料混合比をl1p3定する装置ないしシ
ステムに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an apparatus for determining the type or fuel mixture ratio of gasoline, alcohol, etc., or a mixture thereof used as fuel for an internal combustion engine. It is related to the system.

[発明の背景] 自動車用エンジン等の内燃機関の燃料を、排ガス規制の
強化と石油資源の涸渇に対応して、今後ガソリンからア
ルコールへ移行させる計画が進められている。たとえば
、メタノール燃料の自動車への利用は低排気放出物ある
いは石油節約の観点から日本のみならず世界各国で試み
られている。
[Background of the Invention] In response to stricter exhaust gas regulations and the depletion of oil resources, plans are underway to shift the fuel for internal combustion engines such as automobile engines from gasoline to alcohol in the future. For example, the use of methanol fuel in automobiles is being attempted not only in Japan but also in other countries around the world from the viewpoint of reducing exhaust emissions and saving oil.

しかし、メタノール自動車として広く普及させるには、
メタノール自動車の生産と同時にメタノール供給施設(
メタノールスタンド)の整備が必要である。従って、メ
タノール自動車の実用化はまず走行範囲が限定されてい
る路線バスや郵便車などに対して容品であるが、不特定
多数の者が自由に走りまわる自家用乗用車では実用化困
難というのが通説であった。
However, in order for methanol vehicles to become widely popular,
At the same time as the production of methanol vehicles, a methanol supply facility (
(methanol stand) is required. Therefore, the practical application of methanol vehicles is first of all limited to local buses and mail cars, which have a limited driving range, but it is difficult to put them into practical use in private passenger cars, where an unspecified number of people drive around freely. It was a common belief.

「メタノールスタンドがないからメタノール自動車を造
ってもしょうがない。メタノール自動車がないからメタ
ノールスタンドを設けてもしょうがない・・・」という
鶏と卵の関係の打開策として、メタノールでもガソリン
でも運転ができる自動車がある。これはメタノールとガ
ソリンの混合割合に応じてエンジンの2燃料供給量や点
火時期を自動的に調整する自動車でF F V (Fl
exible Fuelvehiele)と呼ばれてい
るものである。
As a way out of the chicken-and-egg relationship of ``There is no use building methanol cars because there are no methanol stations. There is no use building methanol stations because there are no methanol cars...'', it is possible to drive on either methanol or gasoline. There is a car. This is a car that automatically adjusts the engine's two-fuel supply amount and ignition timing according to the mixing ratio of methanol and gasoline.
This is what is called an "exible fuel vehicle".

メタノール自動車実用化の初期段階はメタノールスタン
ドの数も少ないので、このようなFFVの使用が有効で
ある。このようにして、当分の間はガソリンとアルコー
ルの混合燃料が使用されることになるため、その混合比
を測定しエンジンの燃料制御を行うシステムが必要とさ
れる。
Since the number of methanol stations is small at the early stage of commercialization of methanol vehicles, the use of such FFVs is effective. In this way, a mixed fuel of gasoline and alcohol will be used for the time being, so a system is needed to measure the mixture ratio and control the engine fuel.

[従来の技術] 従来、このようなシステムとそれに使用されるセンサと
して、米国特許: 4.438,749  、1984
年3月(燃料供給システム)、特開昭62−11204
0号公報、実開昭82−81046号公報及び実開昭8
2−81047号公報(いずれも混合比センサに関する
)に開示されたものがある。
[Prior Art] Conventionally, such a system and a sensor used therein have been disclosed in US Pat. No. 4,438,749, 1984.
March 2015 (Fuel supply system), JP-A-62-11204
Publication No. 0, Utility Model Application Publication No. 82-81046 and Utility Model Application No. 81046
There is one disclosed in Japanese Patent No. 2-81047 (both related to a mixture ratio sensor).

上記の公知例においては、いずれも透光体によるセンサ
部の記述を主体とし、その周辺回路構成及び温度補正手
段を主とするシステム構成について記載されている。以
下にその要約を説明する。
In all of the above-mentioned known examples, the sensor section made of a transparent body is mainly described, and the peripheral circuit configuration and the system configuration mainly including the temperature correction means are described. The summary is explained below.

これらのシステムは、直線状の透光体からなる光導波路
とその両端に対向して取付けられた光源LEDと検出器
フォトダイオード(PD)からなるセンサ部と、直線状
光導波路の周囲と界面を有する燃料通路及びアナログ回
路で構成されている。
These systems consist of an optical waveguide made of a linear light-transmitting material, a sensor section consisting of a light source LED and a detector photodiode (PD) mounted opposite to each other at both ends of the optical waveguide, and a sensor section consisting of a light source LED and a detector photodiode (PD) mounted on opposite ends of the optical waveguide, and the surroundings and interface of the linear optical waveguide. It consists of a fuel passage and an analog circuit.

アナログ回路の出力は混合燃料の混合比を出力して制御
回路に供給され、燃焼制御が行われる。なお、センサ部
光源のLEDは温度に依存して発光光量が変動するため
温度補償用発光素子を採用するなどの光量補正を行う手
段などが若干例示されている(例えば、特開昭82−1
12040号公報)。
The analog circuit outputs the mixture ratio of the mixed fuel and is supplied to the control circuit to perform combustion control. Note that since the amount of light emitted by the LED of the sensor light source fluctuates depending on the temperature, there are some examples of means for correcting the amount of light such as employing a temperature-compensating light emitting element (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 82-1
12040).

上記のセンサの動作原理は、燃料の成分変化を屈折率の
変化によりとらえるもので、光導波路と燃料の界面での
光の反射における臨界角が屈折率により変化するのを直
線状先導波路の端面に到達する光量の変化として検出し
ている。この場合、液体の屈折率は成分以外に温度にも
依存して変化するため、燃料の温度を検出してセンサの
温度補正を行う必要がある。前記米国特許第4.438
.749号においては、アナログ回路内において、燃料
の温度に応じた一定のバイアスを信号レベルに加える方
法でこの温度補正を行っている。
The operating principle of the sensor described above is to detect changes in the fuel composition by changes in the refractive index. It is detected as a change in the amount of light reaching the area. In this case, since the refractive index of the liquid changes depending not only on the components but also on the temperature, it is necessary to detect the temperature of the fuel and correct the temperature of the sensor. Said U.S. Pat. No. 4.438
.. In No. 749, this temperature correction is performed in an analog circuit by adding a constant bias according to the temperature of the fuel to the signal level.

[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来のシステムとくにセンサ部には、以下
に列挙するような問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional system as described above, particularly the sensor section, has the following problems.

l)発光素子LEDより入射した光のうち、入射角が0
″及び0″に近い光は光導波路と燃料の界面で一度も反
射することなく受光素子PDに達する。この光量は燃料
の屈折率とは無関係でありしたがって燃料の成分に依存
しない量となる。このため、この光量は検出光量にとっ
て大きなバイアス成分すなわちバックグランドとなり、
これをノイズ成分Nとみなせば、感度すなわちS/Nの
低下をもたらす。
l) Of the light incident from the light emitting element LED, the incident angle is 0
The light close to `` and 0'' reaches the light receiving element PD without being reflected even once at the interface between the optical waveguide and the fuel. This amount of light is independent of the refractive index of the fuel, and therefore does not depend on the components of the fuel. Therefore, this amount of light becomes a large bias component or background for the amount of detected light,
If this is regarded as a noise component N, it results in a decrease in sensitivity, that is, S/N.

2) このシステムを自動車に搭載した場合等にはいわ
ゆるメンテナンスフリーであることが要求されるが、ガ
ソリンなど燃料を高温状態で使用すると、1部が変成す
るため、これが光導波路表面に付着して汚れとなり、セ
ンサ自体の感度低下の原因となる。したがって、汚れの
除去などを主とする定期的妊点検整備を必要とする・ 3)また自動車に搭載した場合には、使用環境温度−4
0℃〜+110℃で完全に機能することが要求されてい
る。この要求に対して従来の温度補正法では充分な補正
ができない。
2) When this system is installed in a car, etc., it is required to be maintenance-free, but when fuel such as gasoline is used at high temperatures, a portion of it undergoes metamorphosis, which may adhere to the surface of the optical waveguide. It becomes dirty and causes a decrease in the sensitivity of the sensor itself. Therefore, it is necessary to carry out regular pregnancy inspection maintenance mainly to remove dirt. 3) When installed in a car, the operating environment temperature
Full functionality is required between 0°C and +110°C. Conventional temperature correction methods cannot adequately compensate for this requirement.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、エンジンの燃料制御において最も大きな要素
となる燃料の混合比apl定に着目して、混合燃料の混
合比率の最適測定装置をうろことを目的とするものであ
る。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and focuses on determining the fuel mixture ratio apl, which is the most important factor in engine fuel control, and develops an optimal measuring device for the mixture ratio of mixed fuel. The purpose is to scale.

し課題を解決するための手段] 上記の問題点を解消するものとして、この発明に係る内
燃機関用燃料の混合比測定装置は、下記に示す各要件の
組合わせによってシステム構成されたものである。
Means for Solving the Problem] In order to solve the above problems, a fuel mixture ratio measuring device for an internal combustion engine according to the present invention has a system configuration based on a combination of the requirements shown below. .

(1)屈折率測定に用いる透光体すなわち光導波路の混
合燃料中に浸漬される部分が曲率を有する曲線状の光導
波路とした。
(1) The transparent body used for refractive index measurement, that is, the part of the optical waveguide to be immersed in the mixed fuel was made into a curved optical waveguide having a curvature.

(2)上記透光体には2個の入光端を設け、これらの入
光端に波長を異にするLEDでなる2個の発光素子を取
付け、これら2個のLEDを時分割点灯して光導波路に
入光し、受光素子(PD)の出力信号をLEDの点灯と
同期してそれぞれの波長についての信号に分離する2波
長信号の処理回路を設け、かつこの分離信号の大きさに
基づいて透光体に付着した汚れによるap+定誤差を補
正する補正回路を導入した。
(2) The transparent body has two light input ends, two light emitting elements made of LEDs with different wavelengths are attached to these light input ends, and these two LEDs are turned on in a time-sharing manner. A two-wavelength signal processing circuit is provided to input the light into the optical waveguide and separate the output signal of the photodetector (PD) into signals for each wavelength in synchronization with the lighting of the LED. Based on this, a correction circuit was introduced to correct the ap+ constant error due to dirt attached to the transparent body.

(3)混合燃料中に温度計を浸漬して、この温度信号と
受光素子からの光量信号の両方の関数として補正量を求
める温度補正手段を設けた。
(3) Temperature correction means was provided by immersing a thermometer in the mixed fuel and calculating the correction amount as a function of both the temperature signal and the light intensity signal from the light receiving element.

[作用] 以下、この発明を構成する上記各要件について順次その
作用を説明する。
[Operation] The operation of each of the above-mentioned requirements constituting this invention will be sequentially explained below.

(1゛)先導波路の燃料に浸漬される部分を曲率をもた
せた曲線状としたことにより、発光素子から受光素子ま
での直達光がなくなる。そして、あらゆる入射角で先導
波路の曲折部へ入射した光は複数回同じ反射角で導波路
と燃料の界面で反射を繰返し、その結果全反射の条件を
満たさない光はすすべて光導波路の外に漏れて受光され
ることばなくなる。これら2つの作用により受光信号と
して取出される透過光量はほぼ100%燃料の屈折率に
依存する光量となるから、センサの感度すなわちS/N
を増大せしめる。
(1゛) By making the portion of the leading waveguide immersed in the fuel into a curved shape with curvature, there is no direct light passing from the light emitting element to the light receiving element. The light incident on the bending part of the leading waveguide at any angle of incidence is reflected multiple times at the interface between the waveguide and the fuel at the same reflection angle, and as a result, all light that does not satisfy the conditions for total internal reflection exits the optical waveguide. Words that leak into the light and are received no longer exist. Due to these two effects, the amount of transmitted light extracted as a light reception signal is almost 100% dependent on the refractive index of the fuel, so the sensitivity of the sensor, that is, the S/N
increase.

(2゛)光源を2個用いて2波長測定を行うことにより
先導波路の表面に付着した汚れの影響を除外する補正を
行うことが可能である。
(2゛) By performing two-wavelength measurement using two light sources, it is possible to perform correction to exclude the influence of dirt attached to the surface of the leading waveguide.

その理由は以下のように説明される。表面に付着物が付
着して透光体が汚れた場合、ここで反射する光は正反射
だけではなくなり散乱するため検出光量を減衰させる。
The reason is explained as follows. When the light-transmitting body becomes dirty due to deposits on its surface, the light reflected here is not only specularly reflected, but is also scattered, thereby attenuating the amount of detected light.

ところが391定に用いる光の波長が異なる場合は、こ
の減衰率に差を生ずることが見出された。この知見にも
とづいて考察すると、波長λ  λ に対するセンサ光
量信号を1゛2 E、、E2とし、汚れの度合いを変数ξで表わし、減衰
率をγとすると、汚れによる減衰はE−exp(−7ξ
) E o・(1)[λ−λ1のとき] E−exp(−7ξ) E o・(2)[λ−λ2のと
き] で表わされる。(第7図参照)ここでE。は汚れないと
きの信号である。
However, it has been found that when the wavelengths of light used for the 391 constant differ, this attenuation rate differs. Considering this knowledge, if the sensor light amount signal for the wavelength λ λ is 1゛2 E,,E2, the degree of dirt is expressed by the variable ξ, and the attenuation rate is γ, the attenuation due to dirt is E-exp(- 7ξ
) E o ·(1) [When λ-λ1] E-exp(-7ξ) E o ·(2) [When λ-λ2] It is expressed as follows. (See Figure 7) Here E. is the signal when it is not dirty.

上記2つの式からξを消去することによって次式が得ら
れる。
By eliminating ξ from the above two equations, the following equation is obtained.

すなわち、測定時の汚れ度合ξに応じ、たγ1゜γ の
値と光量信号E、E2とからE。が求められるから、汚
れによる感度低下の補正が行われる。すなわち、汚れの
程度ξに関係なく2つの波長による減衰率γ 、γ と
、各光量信号のその時点での実All値E  、E  
とから、汚れのない場合の光量信号E。の補正値を求め
得ることになる。
That is, depending on the degree of contamination ξ at the time of measurement, E is determined from the value of γ1°γ and the light amount signals E and E2. Since this is required, correction for the decrease in sensitivity due to dirt is performed. In other words, regardless of the degree of contamination ξ, the attenuation rates γ and γ due to the two wavelengths and the actual All values E and E of each light amount signal at that time
From this, the light amount signal E when there is no dirt. This means that the correction value of can be found.

(3“)この発明において構成された温度補正手段は以
下の理由と知見とから得られたもので、前記の混合燃料
の混合比測定における温度補正をコンピユータによる濃
度と温度補正係数の表記憶による表引き計算又は後記の
第2図の実施例で示すアナログ回路を用いて関数計算に
より実施するものである。
(3") The temperature correction means configured in this invention was obtained from the following reasons and knowledge, and the temperature correction in the measurement of the mixture ratio of the mixed fuel is performed by storing the concentration and temperature correction coefficients in a table by a computer. This is carried out by table lookup calculation or function calculation using an analog circuit shown in the embodiment shown in FIG. 2, which will be described later.

つまり、溶液屈折率の温度係数が溶液濃度に依存しなけ
れば、前記の米国特許、 4,438.749の方式の
ように、温度に比例したバイアス補正により屈折率の温
度補正を行うことができる。
In other words, if the temperature coefficient of the solution refractive index does not depend on the solution concentration, the refractive index can be temperature-corrected by bias correction proportional to temperature, as in the method of the above-mentioned U.S. Pat. No. 4,438.749. .

ところが実際には、後記の第5図に示すように、屈折率
の温度係数は濃度が高くなるにつれて大きくなる。した
がって広い温度範囲にわたって温度補正を実現するには
、補正量を温度と濃度の2つの因子によって求めなけれ
ばならない。この発明においては、濃度は未知量である
ため、混合燃料中に浸漬された温度計の温度信号と、屈
折率に依存して得られる光量信号とから、各信号を関数
とする関数計算により補正量が求められる。この計算手
段は後記の実施例のアナログ回路図(第6図)によ7て
説明する。
However, in reality, as shown in FIG. 5 below, the temperature coefficient of refractive index increases as the concentration increases. Therefore, in order to realize temperature correction over a wide temperature range, the correction amount must be determined based on two factors: temperature and concentration. In this invention, since the concentration is an unknown quantity, it is corrected by a function calculation that makes each signal a function from the temperature signal of a thermometer immersed in the mixed fuel and the light amount signal obtained depending on the refractive index. quantity is required. This calculation means will be explained with reference to an analog circuit diagram (FIG. 6) of the embodiment described later.

なお、ここでこの発明の混合比測定装置の主要部分を構
成する光学式濃度計を用いた屈折率による溶液の濃度7
1111定の基本をなす計算法について説明する。この
計算法は本発明者らによる特開昭01−122242号
に出願中のものである。
Note that the concentration of the solution 7 is determined by the refractive index using an optical densitometer that constitutes the main part of the mixing ratio measuring device of the present invention.
The basic calculation method for the 1111 constant will be explained. This calculation method is currently being applied for in Japanese Patent Laid-Open No. 122242/1989 by the present inventors.

複数成分をもつ溶液(媒質)の屈折率と濃度はよく知ら
れている次のLorentz−Lorenzの関係式%
式% ここで、n:屈折率 pi:i成分分極率 N1:単位体積中のi成分原子数 従って、屈折率nを測定することにより濃度Niを求め
ることができる。なお、ここでは波長λは一定とする。
The refractive index and concentration of a solution (medium) with multiple components are determined by the well-known Lorentz-Lorenz relation %
Formula % Here, n: refractive index pi: i-component polarizability N1: number of i-component atoms in unit volume Therefore, the concentration Ni can be determined by measuring the refractive index n. Note that the wavelength λ is assumed to be constant here.

また、式(1)で、 [XI] :屈折率変動に寄与する成分iの濃度g:屈
折率変動に寄与する成分の数 に:その他の成分の寄与(一定) [x1]の変化の寄与は微弱であると考えられるので、
(5)式は次のように線形近似できる。
In addition, in equation (1), [XI]: Concentration of component i contributing to refractive index fluctuation g: Number of components contributing to refractive index fluctuation: Contribution of other components (constant) Contribution of change in [x1] is considered to be weak, so
Equation (5) can be linearly approximated as follows.

以上がこの測定法の計算基準式であるが、上記(5)式
をアルコールとガソリンの混合燃料の場合についてあて
はめると、 n−α[A]十β・・・(6)。
The above is the calculation standard equation for this measurement method. When the above equation (5) is applied to the case of a mixed fuel of alcohol and gasoline, n-α[A] ten β...(6).

〔^]はアルコール濃度 となり、屈折率の測定によりアルコール濃度[A]を求
めることができる。
[^] is the alcohol concentration, and the alcohol concentration [A] can be determined by measuring the refractive index.

また、この濃度計においては、屈折率プローブによる屈
折率計とともに測定部には温度センサによる温度計を備
えているので、811定対象の溶液温度が変る場合は上
記のように温度が屈折率に影響する温度依存性の補正を
行なうようになっているので濃度のal定精度が向上す
る。
In addition, this concentration meter is equipped with a thermometer using a temperature sensor in the measuring section as well as a refractometer using a refractive index probe, so if the temperature of the solution to be 811 constant changes, the temperature will change depending on the refractive index as described above. Since the influencing temperature dependence is corrected, the accuracy of al determination of the concentration is improved.

さらに、上記温度と屈折率の測定値すなわち透過光量は
マイクロコンピュータ等を用いた信号処理回路(データ
処理装置)に送られ、予めメモリ部に記憶された関数又
は表と比較されて濃度が算出されるから、オンラインで
前記計算を行うとともに正確な1lllJ定データかえ
られることにより常時上記濃度すなわち混合比をモニタ
することができる。
Furthermore, the measured values of the temperature and refractive index, that is, the amount of transmitted light, are sent to a signal processing circuit (data processing device) using a microcomputer, etc., and are compared with a function or table stored in a memory section in advance to calculate the concentration. Therefore, it is possible to constantly monitor the concentration, that is, the mixing ratio, by performing the calculation online and changing accurate 1lllJ constant data.

[実施例] 以下この発明の実施例と2,3の特性データその他を図
について説明する。
[Example] Examples of the present invention and a few characteristic data and others will be described below with reference to the drawings.

実施例1; 第1図は内燃機関に供給される燃料系統配管(取付位置
は第4図参照)に直列に接続されて1部が測定対象の混
合燃料中に浸漬される燃料センサ部の断面構成説明図で
ある。このセンサ部は屈折率プローブ(以下プローブと
いう)を主体とする屈折率センサと、温度計からなる温
度センサとによって構成される。
Embodiment 1; Figure 1 is a cross-section of a fuel sensor part that is connected in series to the fuel system piping (see Figure 4 for the mounting position) supplied to the internal combustion engine, and one part of which is immersed in the mixed fuel to be measured. It is a configuration explanatory diagram. This sensor section is composed of a refractive index sensor mainly consisting of a refractive index probe (hereinafter referred to as probe) and a temperature sensor consisting of a thermometer.

図において、1は透光体として石英ガラス又はパイレッ
クスガラスを光導波路とするU字状のプローブである。
In the figure, reference numeral 1 denotes a U-shaped probe having an optical waveguide made of quartz glass or pyrex glass as a transparent body.

3は上記プローブ1と同様に混合燃料2中に浸漬される
温度センサ用のサーミスタ温度計であり、プローブ1と
ともに配管4に接続されるセンサ容器5の蓋をなすフラ
ンジ6に気密に嵌合して把持されている。フランジ6は
Oリング7を介して取付自在にセンサ容器5に取付けら
れる。
3 is a thermistor thermometer for a temperature sensor that is immersed in the mixed fuel 2 in the same way as the probe 1, and is airtightly fitted into a flange 6 forming a lid of a sensor container 5 that is connected to the pipe 4 together with the probe 1. is being held. The flange 6 is attachably attached to the sensor container 5 via an O-ring 7.

プローブ1の把持部材であるフランジ6への取付部は、
とくに入光側の直状部に光導波路1とフランジ6の接触
界面には蒸着やスパッタリングによって銀などの金属反
射膜8を形成したのち、小さなバッキング9を用いて取
付けている。この場合、金属反射膜8の代りに、81ポ
ツテイング剤等の光導波路1より低い屈折率を有する透
光性の物質を塗付したクラッド層を形成したものとして
もよい。
The attachment part to the flange 6, which is the gripping member of the probe 1, is
In particular, a metal reflective film 8 such as silver is formed on the contact interface between the optical waveguide 1 and the flange 6 by vapor deposition or sputtering on the straight part on the light input side, and then attached using a small backing 9. In this case, instead of the metal reflective film 8, a cladding layer coated with a translucent substance having a lower refractive index than the optical waveguide 1, such as 81 potting agent, may be formed.

上記のようにして、プローブ1の入光端10と出光端1
1はフランジ6のほぼ上面に位置するように取付けられ
る。そして、入光端10の上部には光源用LED発光素
子12、またその脇に光量モニタ用のPD受光素子14
、出光端11の上部には測定用のPD受光素子13がそ
れぞれ設置されている。なお、フランジ6にはフランジ
蓋15が取付けられ外部との遮光を行っている。
As described above, the light input end 10 and the light output end 1 of the probe 1 are
1 is attached so as to be located substantially on the upper surface of the flange 6. At the top of the light input end 10 is an LED light emitting element 12 for a light source, and beside it is a PD light receiving element 14 for monitoring the amount of light.
, PD light receiving elements 13 for measurement are installed above the light emitting ends 11, respectively. Note that a flange lid 15 is attached to the flange 6 to block light from the outside.

フランジ蓋15にはコネクタ1Gが設けられて、発光素
子12.12a 、受光素子13.13a 、 14、
温度計3用のそれぞれ入出力線が配線されてケーブルに
よって図示しないアナログ回路への送受信が行われる。
A connector 1G is provided on the flange lid 15, and includes a light emitting element 12.12a, a light receiving element 13.13a, 14,
Input and output lines for the thermometer 3 are wired, and transmission and reception to and from an analog circuit (not shown) are performed via cables.

以上がこの発明の第1の構成要素をなすものであり、混
合燃料2の中に浸漬される透光体の部分が曲線状の先導
波路とすることによって混合燃料2の屈折率をAIIJ
定するための屈折率センサであるプローブ1であること
を特徴とするものである。
The above constitutes the first component of the present invention, and by making the portion of the transparent body immersed in the mixed fuel 2 a curved leading wave path, the refractive index of the mixed fuel 2 can be adjusted to AIIJ.
The probe 1 is a refractive index sensor for determining the refractive index.

なお、上記実施例1ではプローブ1に先導波路の曲率形
状がU字形のものを用いた場合について説明したが、第
2図に示すような他の曲線形状のものであってもよい。
In the above-mentioned Example 1, the case where the probe 1 is used has a guide waveguide having a U-shaped curvature, but other curved shapes as shown in FIG. 2 may be used.

すなわち、第2図の(a)は円形の0字形、(b)は円
形2個からなる8字形・(e)は瓢箪形の曲率を有する
ものであり1いずれも上記U字形のものと同=の作用と
効果を有するものである。
In other words, (a) in Figure 2 has a circular 0-shape, (b) has a 8-shape consisting of two circles, and (e) has a gourd-shaped curvature.1 All of them are the same as the U-shape described above. It has the function and effect of =.

第3図は上記U字形プローブ1を用いて、温度及び光源
波長一定の場合にガソリン−メタノールの混合燃料につ
いて、従来の直状プローブと比較して、ガソリン濃度に
対するセンサの出力特性を示す線図である。つまり、ガ
ソリンのみに着目した場合の検量特性図である。図にお
いて、横軸はガソリン濃度であり、縦軸は透過光量の百
分率量である。
FIG. 3 is a diagram showing the output characteristics of the sensor with respect to gasoline concentration using the U-shaped probe 1, compared with a conventional straight probe for gasoline-methanol mixed fuel when the temperature and light source wavelength are constant. It is. In other words, this is a calibration characteristic diagram when focusing only on gasoline. In the figure, the horizontal axis is the gasoline concentration, and the vertical axis is the percentage amount of transmitted light.

第3図から明らかなように、ガソリン濃度0〜100%
の全域で、従来の直状プローブの出力変化の曲線(I)
は約30%の変化量であるのに対し、この発明の曲線状
プローブの特性曲線(II)は約90%の変化を示し、
検出特性としての感度が大幅に向上したことを示してい
る。これは混合比の測定分解能が著るしく改良されたこ
とを示し、はぼ満足される性能を示したものといえる。
As is clear from Figure 3, gasoline concentration is 0 to 100%.
The curve (I) of the output change of a conventional straight probe over the range of
is a change of about 30%, whereas the characteristic curve (II) of the curved probe of the present invention shows a change of about 90%,
This shows that the sensitivity as a detection characteristic has been significantly improved. This shows that the measurement resolution of the mixing ratio has been significantly improved, and it can be said that the performance is highly satisfactory.

実施例2; 第4図はこの発明の他の実施例を示すもので、上記実施
例1のプローブ1を用いて2波長測定によりプローブの
汚れによる混合比Δ−1定誤差の補正手段として使用し
た光学式濃度計の構成説明図である。この光学式濃度計
は特願昭81−122242号で出願中のものに準拠し
て構成されたものである。
Embodiment 2; FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which the probe 1 of Embodiment 1 is used to measure two wavelengths and is used as a means for correcting the mixing ratio Δ-1 constant error due to dirt on the probe. FIG. This optical densitometer is constructed in accordance with the pending application in Japanese Patent Application No. 81-122242.

第4図において、Aは光源回路、Bは信号処理装置であ
り、A及びB以外の部分が第1図の実施例で示した部分
に相当するものである。、1〜14は第1図で用いたも
のと同一符号であるので各部の説明は省略する。なお、
17.17aはそれぞれ発光素子12.12aの発光量
を光量モニタ用受光索子14に導く光ファイバであり、
18は信号処理装置Bの中に組み込まれたマイクロコン
ピュータである。
In FIG. 4, A is a light source circuit, B is a signal processing device, and parts other than A and B correspond to the parts shown in the embodiment of FIG. , 1 to 14 are the same reference numerals as those used in FIG. 1, so explanations of each part will be omitted. In addition,
17.17a are optical fibers that guide the amount of light emitted from the light emitting elements 12.12a to the light receiving cable 14 for monitoring the amount of light;
18 is a microcomputer built into the signal processing device B.

プローブ1の入光端は10.10aの2個とし、それぞ
れに波長がλ 、λ2であるLED発光素子12、12
aが配設されている。発光素子12. L2aよりプロ
ーブ1に入光された光は、プローブ1の出光端11から
出光し測定用のPD受光素子13で透過光量として検出
される。一方、17.17aは光ファイバであり、それ
ぞれ発光素子12.12aよりの光はこれらの光ファイ
バ17.17aを経て、モニタ用のPD受光素子14で
検出され光量モニタ信号を得る。
There are two light input ends of the probe 1, 10.10a, and LED light emitting elements 12, 12 with wavelengths λ and λ2, respectively.
a is arranged. Light emitting element 12. The light incident on the probe 1 from L2a is emitted from the light output end 11 of the probe 1, and is detected as the amount of transmitted light by the PD light receiving element 13 for measurement. On the other hand, 17.17a is an optical fiber, and the light from each light emitting element 12.12a passes through these optical fibers 17.17a and is detected by the PD light receiving element 14 for monitoring to obtain a light amount monitor signal.

Aは光源回路で、発振器O8Cとゲート信号発生器GS
Gで構成されており、発光素子12.12aを発光させ
るとともに、ゲート信号を信号処理装置Bのサンプルホ
ールド回路SHI、SH2゜SH3及びSH4に送信す
る。測定用の受光索子13の出力は増幅器A1により増
幅され、各波長λ1.λ2毎の光としてサンプルホール
ド回路SHI、SH2に送信される。またモニタ用の受
光素子14で検出された信号は増幅器A2で増幅されて
サンプルホールド回路SH3,SH4に送信され各測定
信号の増幅率を調節制御するためのものである。
A is a light source circuit, which includes an oscillator O8C and a gate signal generator GS.
G, which causes the light emitting elements 12 and 12a to emit light, and transmits gate signals to the sample and hold circuits SHI, SH2, SH3, and SH4 of the signal processing device B. The output of the light-receiving probe 13 for measurement is amplified by an amplifier A1, and each wavelength λ1 . The light is transmitted to sample and hold circuits SHI and SH2 as light for each λ2. Further, the signal detected by the monitor light receiving element 14 is amplified by an amplifier A2 and sent to sample and hold circuits SH3 and SH4 to adjust and control the amplification factor of each measurement signal.

上記のような光学式濃度計においては、2個の波長の異
なる発光素子12.12aよりそれぞれλ1゜λ2の波
長の光をプローブ1に時分割して同時入光し、測定用の
受光素子13で検出した透過光信号を、サンプルホール
ド回路SHI、SH2に、また、モニタ用の受光素子1
4で検出した光量モニタ信号を上記SHI、SH2に対
応してそれぞれサンプホールド回路SH3,SH4に同
期検波して人力し、それぞれの出力を信号処理回路Bの
マイクロコンピュータ18に入力して信号処理し、波長
毎の屈折率又は濃度として分離して出力する。こうする
ことにより、1個のプローブで2波長分の測定が可能と
なり、プローブ特性による個体差の影響を受けることな
く測定を行うことができる。
In the optical densitometer as described above, light with wavelengths λ1 and λ2 is simultaneously incident on the probe 1 from two light-emitting elements 12 and 12a with different wavelengths in a time-sharing manner, and the light is transmitted to the light-receiving element 13 for measurement. The transmitted light signal detected by
The light amount monitor signal detected in step 4 is synchronously detected and manually input to the sample-and-hold circuits SH3 and SH4 corresponding to the above-mentioned SHI and SH2, respectively, and the respective outputs are input to the microcomputer 18 of the signal processing circuit B for signal processing. , and output it separately as refractive index or concentration for each wavelength. By doing so, it becomes possible to measure two wavelengths with one probe, and measurement can be performed without being affected by individual differences due to probe characteristics.

また、発光素子12.12aの光量の温度変動を補正す
るため、光ファイバ17.17aで導いた光をモニタ用
の受光素子14でモニタし、この光量モニタ信号を増幅
器A2を介して上記SH3,SH4に送信して、各波長
毎の測定信号の増幅率をマイクロコンピュータ18で処
理して調節するようになっているので、光量変動による
出光信号の影響をなくすることができ、測定精度が向上
する。
In addition, in order to correct temperature fluctuations in the light amount of the light emitting element 12.12a, the light guided by the optical fiber 17.17a is monitored by the monitoring light receiving element 14, and this light amount monitor signal is sent to the SH3, Since the amplification factor of the measurement signal for each wavelength is processed and adjusted by the microcomputer 18 after being transmitted to SH4, it is possible to eliminate the influence of the light output signal due to light intensity fluctuations, improving measurement accuracy. do.

なお、上詰のようなモニタ光量信号のコンピュータ処理
補正の外に、第5図に示す光源光量制御回路を付加して
、発光素子!2.12aの光源光量の一定化をはかるこ
ともできる。すなわち、第5図のように、発光素子12
からの光を光ファイバ17を通してモニタ用受光素子■
4に受光して、増幅器19で光量変動を検出し、その変
動を発光素子12の制御電源にフィードバックすること
により発光素子12の光量を制御して光源光量を一定に
するものである。
In addition to the above-mentioned computer processing correction of the monitor light amount signal, a light source light amount control circuit shown in FIG. 5 is added, and the light emitting element! 2.12a It is also possible to make the amount of light from the light source constant. That is, as shown in FIG.
The light from the monitor passes through the optical fiber 17 to the monitoring light receiving element■
4, the amplifier 19 detects the fluctuation in the light amount, and the fluctuation is fed back to the control power source of the light emitting element 12, thereby controlling the light amount of the light emitting element 12 and making the light source light amount constant.

なお、3は前記サーミスタ温度計であり、図の如く混合
燃料中に浸漬され、その出力は燃料温度の測定データと
して適時マイクロコンピュータ11に呼込まれ入力され
る。SWはこの入力による感度補正係数設定の割込みス
イッチである。
The thermistor thermometer 3 is immersed in the mixed fuel as shown in the figure, and its output is read and input into the microcomputer 11 as fuel temperature measurement data at appropriate times. SW is an interrupt switch for setting the sensitivity correction coefficient based on this input.

以上説明したような2波長の光学濃度計を用いて、ガソ
リン−アルコール燃料の混合比測定におけるプローブ汚
れによる誤差補正を行うことができる。すなわち、前記
式(2)で説明したように、波長λ 、λ2によるそれ
ぞれの光量信号E 。
Using the two-wavelength optical densitometer as described above, it is possible to correct errors caused by probe contamination in measuring the gasoline-alcohol fuel mixture ratio. That is, as explained in equation (2) above, the respective light quantity signals E 2 at wavelengths λ 2 and λ2.

1■ E から、式(2)を用いてE とE2の相関を求める
ことができて、汚れのない場合の光量信号Eoを補正し
て求めることができる。
1) From E, the correlation between E and E2 can be determined using equation (2), and can be determined by correcting the light amount signal Eo when there is no dirt.

第6図は、同一の混合燃料、同一温度において、プロー
ブのいくつかの汚れ具合に対してElとE2の相関を実
験的に求めた線図である。横軸にλ−λ のときの=f
Iog(E1/Eo)をとり、■ 縦軸にλ−λ2のときのpog(E2/Eo)をとった
ものである。この図から、すべての汚れ範囲に対してE
tとE2間には一定の線形関係が成立するが、この直線
は45°の勾配とはならず、波長によって汚れる減衰率
に一定の差をもっていることがわかり、この勾配を補正
因子として、2波長1T11定によって、プローブの汚
れに対する測定値の補正を行うことができる。
FIG. 6 is a graph showing experimentally determined correlations between El and E2 for several degrees of contamination of the probe under the same mixed fuel and at the same temperature. = f when λ-λ is on the horizontal axis
Iog (E1/Eo) is taken, and pog (E2/Eo) when λ-λ2 is taken on the vertical axis. From this figure, it can be seen that E
A certain linear relationship holds between t and E2, but this straight line does not have a slope of 45°, and it is found that there is a certain difference in the attenuation rate depending on the wavelength, and using this slope as a correction factor, 2 By adjusting the wavelength 1T11, it is possible to correct the measured value for probe dirt.

実施例3; 第4図の実施例に示したように、混合燃料中に温度計を
浸漬して、この温度信号に基づいて濃度すなわち混合比
率の温度補正を行う補正手段として、この発明において
は、■マイクロコンビュータ18による補正計算及び■
アナログ回路による関数計算補正のいずれかを用いて行
う。すなわち、■ マイクロコンピュータによる温度補
正性混合燃料のうちのいずれか一つの燃料について着目
し、その各濃度の温度係数をコンピューター8のメモリ
(ROM)上に温度補正係数衣として記憶させておく。
Embodiment 3: As shown in the embodiment of FIG. 4, in this invention, a thermometer is immersed in the mixed fuel and the temperature correction of the concentration, that is, the mixture ratio is performed based on this temperature signal. , ■ Correction calculation by microcomputer 18 and ■
This is done using either function calculation correction using an analog circuit. That is, (1) Temperature correction by microcomputer Focuses on any one of the mixed fuels, and stores the temperature coefficient of each concentration in the memory (ROM) of the computer 8 as a temperature correction coefficient.

測定時には光量信号に応じた温度係数を表引きにより求
めこれと温度信号より、基準温度における補正WE  
を求める。
At the time of measurement, the temperature coefficient according to the light amount signal is determined by table lookup, and from this and the temperature signal, the correction WE at the reference temperature is calculated.
seek.

に の方法では、濃度(光量信号)と温度を2次元の表とし
て補正量をメモリに記憶させ、all+定時に光量信号
を温度信号とから表引きする方法でもよい。
In the second method, the correction amount may be stored in a memory as a two-dimensional table of density (light amount signal) and temperature, and the light amount signal may be looked up from the temperature signal at all+times.

さらに、補正の精度を上げるために、補正後の濃度(光
量信号)を用いて再帰的に上記の補正を繰返して行って
もよい。
Further, in order to improve the accuracy of the correction, the above correction may be repeated recursively using the corrected density (light amount signal).

第7図はガソリン−メタノール混合燃料のメタノール濃
度をパラメータとして求めた光量信号−温度特性を示す
線図である。横軸は温度信号で、縦軸は光量信号を示す
ものでメタノール濃度0〜100%の濃度の5試料につ
いてグラフから温度補正を行う場合の説明図である。し
たがって・この図はコンピュータによる温度補正法の考
え方の基準を実測グラフによって説明するものである。
FIG. 7 is a diagram showing the light quantity signal-temperature characteristic determined using the methanol concentration of the gasoline-methanol mixed fuel as a parameter. The horizontal axis shows a temperature signal, and the vertical axis shows a light amount signal, and is an explanatory diagram when temperature correction is performed from a graph for five samples with methanol concentrations of 0 to 100%. Therefore, this figure explains the concept of the computer-based temperature correction method using actual measurement graphs.

図についてみると、メタノール0%〜100%までの5
試料について得られた各特性曲線はほぼ直線でありその
勾配が温度補正係数となる。いま、この特性図において
温度T−T  における光量信置 号E−E  とすれば、イの点が測定値となる。このイ
点における温度補正係数をメタノール75%と50%の
曲線とから内部補間法によって求め、その勾配・に沿っ
て基準温度T までずらせば口の点に交叉するからこの
点を補正後の光量信号E として求めることができ、こ
の補正値から温度T におけるメタノール濃度が算出で
きる。この計算をコンピュータで計算するのが上記の温
度補正手段である。
Looking at the diagram, 5% methanol from 0% to 100%
Each characteristic curve obtained for the sample is approximately a straight line, and its slope becomes the temperature correction coefficient. Now, in this characteristic diagram, if the light intensity signal E-E at the temperature T-T is taken, then the point A becomes the measured value. The temperature correction coefficient at this point A is determined by internal interpolation from the methanol 75% and 50% curves, and if the slope is shifted to the reference temperature T, it will intersect the mouth point, so the light amount after correction is determined at this point. It can be obtained as a signal E, and the methanol concentration at temperature T can be calculated from this correction value. The temperature correction means described above performs this calculation using a computer.

■ 関数計算による温度補正 補正量を濃度すなわち光量信号と温度の関数形で表現し
、マイクロコンピュータ上で演算して補正量を求める。
■ Temperature correction by functional calculation The correction amount is expressed as a function of density, that is, the light amount signal and temperature, and the correction amount is determined by calculation on a microcomputer.

例えば温度係数が濃度に線形に依存すると仮定すると次
式で表わされる。
For example, assuming that the temperature coefficient depends linearly on concentration, it is expressed by the following equation.

E−E  +(aE  +b)  (T−T  )CC
C ・・・(7) ここで E:光量信号 Eo:補正後光量信号(a度) T;温度、 To−基準温度 式(11)から次式を得る。
E-E + (aE +b) (T-T)CC
C...(7) Here, E: Light amount signal Eo: Light amount signal after correction (a degree) T: Temperature, To-reference temperature From equation (11), the following equation is obtained.

・・・(8) 式(12)によって補正関数が表わされる。...(8) The correction function is expressed by equation (12).

さらに、1>a (T−T  )が成り立てばE−E−
(aE+b a b (T−T  ) l  (T  T c )・
・・(9) また、さらに E  −E −(a E+b)  (T−T  ) −
(10)C と近似することもできる。
Furthermore, if 1>a (T-T) holds, E-E-
(aE+b a b (T-T) l (T T c)・
...(9) Furthermore, E −E −(a E+b) (T−T ) −
(10) It can also be approximated as C.

上記の演算をアナログ回路で行うこともできるので、式
(9)の関数形を用いた場合の関数補正を第7図のブロ
ック回路図に示す。
Since the above calculation can also be performed by an analog circuit, the block circuit diagram in FIG. 7 shows the function correction when the functional form of equation (9) is used.

図において、光量信号Eと温度信号Tはそれぞれ線形化
回路20.21に入力されたのち、Eは増幅器A3に、
Tは抵抗R4からのTc信号を加算器22でT−T  
として増幅器A4に送信される。
In the figure, after the light amount signal E and the temperature signal T are input to the linearization circuits 20 and 21, respectively, E is input to the amplifier A3.
T is the Tc signal from the resistor R4, which is T-T in the adder 22.
is sent to amplifier A4 as a signal.

A3の出力は抵抗R1による出力aによりaEを出力し
、A4の出力は抵抗R3のab段設定よるab(T−T
)を出力し、抵抗R2の出力すとともに加算器23を介
して乗算器24に送信する。−方、乗算器24には加算
器22の出力が入力されて乗算され、加算器25に送ら
れるから加算器25の全出力E として、式(9)の関
数計算が行われ温度補正されたE を得ることができる
The output of A3 is aE due to the output a from the resistor R1, and the output of A4 is ab(T-T) due to the ab stage setting of the resistor R3.
) and transmits it to the multiplier 24 via the adder 23 along with the output of the resistor R2. - On the other hand, the output of the adder 22 is input to the multiplier 24, multiplied, and sent to the adder 25, so the function calculation of equation (9) is performed as the total output E of the adder 25, and the temperature is corrected. You can get E.

実施例4; 第9図は、第1図の実施例で示した燃料センサ部が燃料
系統配管部に取付けられ、さらに第4図の実施例の光学
式濃度計の光源回路A及び信号処理装置Bなどの周辺回
路を含む混合比aPI定装置すなわち光学式濃度計がコ
ントロールユニットに組込まれた自動車用エンジンの作
動制御システム図である。
Embodiment 4; FIG. 9 shows the fuel sensor section shown in the embodiment shown in FIG. FIG. 2 is a diagram of an operation control system for an automobile engine in which a control unit includes a mixing ratio aPI determining device, that is, an optical densitometer, including peripheral circuits such as B. FIG.

第9図において、50は内燃機関のエンジンシリンダで
あり、内燃機関の吸気マニフォルド30のブランチ部に
は、一定圧の燃料通路に接続されたインジェクタ31が
開口しており、このインジェクタ31からはエンジンシ
リンダ50の吸気弁32へ向って燃料が噴射される。
In FIG. 9, 50 is an engine cylinder of an internal combustion engine, and an injector 31 connected to a constant pressure fuel passage is opened at a branch part of an intake manifold 30 of the internal combustion engine. Fuel is injected toward the intake valve 32 of the cylinder 50.

燃料タンク33に蓄えられた混合燃料は燃料ポンプ34
により燃料フィルタ35でゴミ等を除去してインジェク
タ31に供給される。そして、3Gは燃圧を一定にする
ためのプレッシャレギュレータで、37は第1図の実施
例で示したアルコール−ガソリン混合燃料の混合比を検
出するためのプローブ1及び温度計3を主構成とする燃
料センサである。
The mixed fuel stored in the fuel tank 33 is transferred to the fuel pump 34.
The fuel filter 35 removes dust and the like, and the fuel is supplied to the injector 31. 3G is a pressure regulator for keeping the fuel pressure constant, and 37 is mainly composed of the probe 1 and thermometer 3 for detecting the mixing ratio of alcohol-gasoline mixed fuel shown in the embodiment of FIG. It is a fuel sensor.

一方、吸入空気はエアクリーナ38、エアフローメータ
39、スロットルバルブ40を経て、吸気通路41を通
り燃焼室42へ向って流れる。吸入空気の流mはエアフ
ローメータ39で計測される。
On the other hand, intake air flows through an air cleaner 38, an air flow meter 39, a throttle valve 40, an intake passage 41, and a combustion chamber 42. The intake air flow m is measured by an air flow meter 39.

コントロールユニット43は、エアフローメータ39の
信号、ディストリビュータに内蔵されたクランク角セン
サ44の信号、冷却水温センサ45の信号、排気中の0
2a度を検出するλセンサ46の信号、燃料センサ37
の信号を入力し、インジェクタ31の噴射量を計算し、
内蔵する駆動回路によりインジェクタ31を駆動して燃
料を内燃機関(エンジン)の燃焼室42に供給する制御
装置である。
The control unit 43 receives a signal from an air flow meter 39, a signal from a crank angle sensor 44 built into the distributor, a signal from a cooling water temperature sensor 45,
Signal of λ sensor 46 that detects 2a degrees, fuel sensor 37
input the signal, calculate the injection amount of the injector 31,
This is a control device that drives an injector 31 using a built-in drive circuit to supply fuel to a combustion chamber 42 of an internal combustion engine.

第1O図は、第9図の実施例で示したコントロールユニ
ット43によって燃焼制御を行う場合の燃料噴射量の算
出手順を示すフロー図である。以下路フロー項目の流れ
にしたがって説明する。
FIG. 1O is a flowchart showing a procedure for calculating the fuel injection amount when combustion control is performed by the control unit 43 shown in the embodiment of FIG. 9. The flow will be explained below according to the flow of the flow items.

「はじめ」の指令により、クランク角センサ44の信号
より機関回転数、エアフローメータ38の信号より吸入
空気量をCPUに読込み、インジェクタ31の開弁時間
の基本値(Tp )を演算する。次いで、水温センサ4
5の信号により機関温度に応じて上記Tp  (噴射量
)を補正する。
In response to the "start" command, the CPU reads the engine speed from the signal from the crank angle sensor 44 and the intake air amount from the signal from the air flow meter 38, and calculates the basic value (Tp) of the valve opening time of the injector 31. Next, water temperature sensor 4
The above Tp (injection amount) is corrected according to the engine temperature using the signal No. 5.

次に燃料センサ37内の温度計3よりの温度信号をCP
Uに読込み、燃料温度が所定値16℃以下であれば、燃
料温度と光量信号に基づいて、上記実施例2及び3で示
した方法によって、アルコール−ガソリンの混合比の補
正値を算出する。この値を用いて、燃料性状の違いによ
る噴射補正値を計算しコントロールユニット43内のメ
モリに新に記憶する。そしてこの値で噴射量を補正する
Next, the temperature signal from the thermometer 3 in the fuel sensor 37 is
If the fuel temperature is below the predetermined value of 16° C., a correction value for the alcohol-gasoline mixture ratio is calculated based on the fuel temperature and the light amount signal by the method shown in Examples 2 and 3 above. Using this value, an injection correction value based on the difference in fuel properties is calculated and newly stored in the memory within the control unit 43. Then, the injection amount is corrected using this value.

燃料温度が前記所定値Tα℃以上の場合は、燃料センサ
37による混合比の計算は新に行わず、前回計算し記憶
していた値を用いて燃料性状の違いによる・噴射量の補
正をする。その理由は、燃料温度が高くなると、燃料セ
ンサ37の分解能が低下するとともに、燃料中に気泡が
発生し正確なアルコール−ガソリン混合比が得られない
ためである。
When the fuel temperature is above the predetermined value Tα°C, the fuel sensor 37 does not calculate the mixture ratio anew, but uses the previously calculated and stored value to correct the injection amount due to the difference in fuel properties. . The reason for this is that when the fuel temperature becomes high, the resolution of the fuel sensor 37 decreases and bubbles are generated in the fuel, making it impossible to obtain an accurate alcohol-gasoline mixture ratio.

そのため、高温再始動時、燃料タンク33内の比較的冷
えた燃料が燃料センサ37に送られてくるまでの期間、
噴射量の補正演算を待機するようになっている。
Therefore, during a high-temperature restart, the period until the relatively cold fuel in the fuel tank 33 is sent to the fuel sensor 37,
The system waits for correction calculation of the injection amount.

そして最後に、排気中の02濃度を検出するλセンサ4
Bの信号によって噴射量補正を行い、さらにインジェク
タ31の応答遅れ時間の補正を行うことによってインジ
ェクタ31の駆動時間を決定して、燃料を噴射して、燃
料制御の一連の操作を終了する。
Finally, the λ sensor 4 detects the 02 concentration in the exhaust gas.
The injection amount is corrected based on the signal B, and the response delay time of the injector 31 is corrected to determine the drive time of the injector 31, fuel is injected, and the series of fuel control operations is completed.

[発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、アルコール−ガソリン
系の内燃機関用燃料の混合比4−1定装置において、 まず、混合燃料中に浸漬されて屈折率プローブを形成す
る透光体の部分を曲率をもつ曲線状のものとしたことに
より、燃料の屈折率に依存する透過光量の検出感度を大
幅に向上せしめるという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a 4-1 alcohol-gasoline internal combustion engine fuel mixture ratio fixing device. By making the portion curved with curvature, there is an effect that the detection sensitivity of the amount of transmitted light, which depends on the refractive index of the fuel, is greatly improved.

また、上記の屈折率測定に際し、波長の異なる光源によ
る2波長測定を行うことにしたので、プローブすなわち
光導波路の汚れに影響されない濃度測定が可能となり、
この発明による燃料の混合比n1定装置が組込まれた例
えば自動車用エンジンの作動制御システムに対して、メ
ンテナンスフリーの混合比測定装置を提供しうる効果が
ある。
In addition, when measuring the refractive index mentioned above, we decided to perform two-wavelength measurements using light sources with different wavelengths, making it possible to measure concentration unaffected by dirt on the probe or optical waveguide.
This invention has the effect of providing a maintenance-free mixture ratio measuring device for, for example, an automobile engine operation control system in which the fuel mixture ratio n1 constant device is incorporated.

さらに、上記測定装置のセンサ部にはプローブの他に温
度計を設けて燃料温度をはかるので、この温度信号と受
光素子の透過光量の(H号とから、混合燃料の混合比の
温度補正値を算出する温度補正手段を備えたことにより
、大幅な温度変動に影響されない混合比4p1定が可能
となる。
Furthermore, since a thermometer is installed in the sensor section of the above measuring device in addition to the probe to measure the fuel temperature, from this temperature signal and the amount of light transmitted through the light receiving element (H), a temperature correction value for the mixture ratio of the mixed fuel is calculated. By providing a temperature correction means for calculating , it is possible to maintain a constant mixing ratio of 4p1 that is not affected by large temperature fluctuations.

なお、上記センサ部は、フランジ面にプローブと温度計
を取付ける片側装着を可能としているため、エンジンの
作動制御システムへの取付は機構が簡素化され、保守上
の便宜が大きいという効果がある。
The sensor section can be mounted on one side with a probe and a thermometer attached to the flange surface, which simplifies the mechanism for mounting to the engine operation control system and greatly facilitates maintenance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す燃料センサ部の断面
構成説明図、第2図(a) 、(b) 、 (c)は上
記燃料センサに用いたU字状屈折率プローブ以外の光導
波路曲線形状をもつプローブ形状のバリエイジョンを示
す応用例の形状説明図、第3図は上記U字状プローブと
従来の直状プローブとのセンサ出力特性を示す線図、第
4図はこの発明の他の実施例を示す2波長aPj定によ
る光学式濃度計の構成説明図、第5図は上記プローブに
用いる発光素子の光源光量制御回路のブロック説明図、
第6図はプローブの汚れによる透過光量減衰量の波長特
性を示す線図、第7図はメタノール濃度をパラメータと
する(光量信号−温度)特性を示す線図、第8図はアナ
ログ回路による温度補正を説明するブロック回路図、第
9図は第1図の実施例で示した燃料センサ部が組込まれ
た自動車用エンジンの作動制御システム説明図、第10
図は第9図のエンジン作動制御システムの燃料噴射量の
算出手段を示すフロー説明図である。 図において、1は透光体である屈折率プローブ、2は混
合燃料、3は温度計、5はセンサ容器、6はフランジ、
8は金属反射膜、10は入光端、11は出光端、12は
LEDの発光素子、13は測定用のPD受光素子、14
はモニタ用のPD受光素子、17゜17aは光ファイバ
、18はマイクロコンピュータである。 なお、図中、同−符号又は相当部分を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the cross-sectional configuration of a fuel sensor section showing an embodiment of the present invention, and FIGS. Figure 3 is a diagram showing the sensor output characteristics of the above U-shaped probe and the conventional straight probe. An explanatory diagram of the configuration of an optical densitometer with two wavelengths aPj constant showing another embodiment of the invention, FIG.
Figure 6 is a diagram showing the wavelength characteristics of transmitted light amount attenuation due to probe dirt, Figure 7 is a diagram showing the (light amount signal - temperature) characteristics with methanol concentration as a parameter, and Figure 8 is a diagram showing the temperature using an analog circuit. FIG. 9 is a block circuit diagram explaining the correction; FIG.
This figure is a flow explanatory diagram showing the fuel injection amount calculation means of the engine operation control system of FIG. 9. In the figure, 1 is a refractive index probe which is a transparent body, 2 is a mixed fuel, 3 is a thermometer, 5 is a sensor container, 6 is a flange,
8 is a metal reflective film, 10 is a light input end, 11 is a light output end, 12 is an LED light emitting element, 13 is a PD light receiving element for measurement, 14
17. 17a is an optical fiber, and 18 is a microcomputer. In addition, in the figures, the same reference numerals or corresponding parts are indicated.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)発光素子と、受光素子と、これらの発光素子と受
光素子を光学的に結合する透光体とを備え、この透光体
の1部が2種類の燃料からなる混合燃料中に浸漬され、
この混合燃料の屈折率に依存する上記受光素子の出力信
号に基づいて上記混合燃料の混合比率を測定する内燃機
関用燃料の混合比測定装置において、 上記混合燃料中に浸漬される上記透光体の部分が曲線状
であることを特徴とする内燃機関用燃料の混合比測定装
置。
(1) A light-emitting element, a light-receiving element, and a light-transmitting body that optically couples these light-emitting elements and light-receiving elements, and a portion of this light-transmitting body is immersed in a mixed fuel consisting of two types of fuel. is,
In the fuel mixture ratio measuring device for an internal combustion engine that measures the mixture ratio of the mixed fuel based on the output signal of the light receiving element that depends on the refractive index of the mixed fuel, the transparent body is immersed in the mixed fuel. A fuel mixture ratio measuring device for an internal combustion engine, characterized in that the portion is curved.
(2)上記透光体は2個の入光端を有しこの2個の入光
端に取付けられた波長の異なる2個の発光素子と、 これら2個の発光素子を時分割して発光させ、上記受光
素子の受光出力信号を上記2個の発光素子の発光に同期
して処理して上記各発光素子の発光信号に対応する受光
信号に分離する処理回路と、この分離された受光信号の
強度に基づいて上記透光体に付着した汚れによる測定誤
差を補正する補正手段と を設けたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関用燃
料の混合比測定装置。
(2) The light transmitting body has two light input ends, two light emitting elements with different wavelengths are attached to the two light input ends, and these two light emitting elements emit light in a time-sharing manner. a processing circuit that processes the received light output signal of the light receiving element in synchronization with the light emission of the two light emitting elements and separates the received light signal into a received light signal corresponding to the light emitted signal of each of the light emitting elements; and the separated light received signal. 2. The fuel mixture ratio measuring device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a correction means for correcting a measurement error due to dirt attached to said transparent body based on the intensity of said light transmitting body.
(3)上記混合燃料中に浸漬されこの混合燃料の温度を
測定する温度計と、 この温度計と上記透光体に設けた受光素子とからの信号
に基づいて上記混合燃料の混合比の補正値を算出する温
度補正手段と を設けたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関用燃
料の混合比測定装置。
(3) A thermometer immersed in the mixed fuel to measure the temperature of the mixed fuel, and correction of the mixing ratio of the mixed fuel based on signals from the thermometer and a light receiving element provided on the transparent body. 2. The fuel mixture ratio measuring device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising temperature correction means for calculating the value.
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