JPH0249144A

JPH0249144A - 混合液体の液体混合比検出器

Info

Publication number: JPH0249144A
Application number: JP20039588A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Miyata; 繁宮田; Kiyotaka Ono; 大野　清隆
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野］本発明は、２種以上の異なる燃料を混合して利用するエ
ンジンの混合燃料比を光学的に検出する検出器に係り、
特にガソリンとアルコールの混合燃料の混合比の検出に
好適な検出器に関する。

［従来の技術］ガソリン代替燃料として天然ガス、石炭ガス、バイオマ
スより製造されるアルコール燃料をガソリンと混合させ
、既存の内燃機関に利用する試みが各地で進められてい
る。このアルコール混合ガソリンはそのまま使用すると
、理論空燃比などの違いによりうまく運転できなかった
り、ＮＯｘ、ＨＣ，Ｃ○等の発生を増加さぜたりするの
で、混合比を適宜検出して最適な噴射量を決定する必要
がある。

この混合比を検出する技術として、この特許出願人は、
特願昭６１−２２５７８号（従来例１）、特願昭６２−
４３９６０号（従来例２）等を提案している。これらの
技術では、ガソリンとアルコールの被測定液体の混合比
を、透光体と被測定液体との境界面での臨界角が変化す
ることを利用し、発光素子から出た光が、前記境界面で
全反射を起こし受光素子に戻り、その入射光量の変化か
ら求めていた。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、従来の技術では、次のような欠点があった。

（あ）被測定液体の流路中に透光体を突出して配設する
必要があり、その取付けはシールを必要とする。また、
被測定液体の流れを乱すことになり、気泡が発生しゃす
い（従来例１）。

（い）被測定液体の混合比の検出を透光体と被測定液体
との臨界角で行っている。このため、■透光体は光学ガ
ラスを使い、表面を研磨する必要がある。また、■検出
器を小型化しようとすると、相対的に透光体（光学ガラ
ス）を小さくする必要があり、パイプ等への配設、シー
ルに費用がかかる（従来例１および２）。

くう）被測定液体中に気泡が存在した場合、受光素子の
出力値の変化量が非常に大きい〈従来例１および２）。

本発明の目的は、検出器のシール性や精度に優れ、且つ
、被測定液体の流れを乱し難く、低価格な混合液体の液
体混合比検出器の提供にある。

［、ｉｌ１題を解決するための手段コ上記課題の達成のため、本発明は、内部を２種以上の液
体を混合してなる被測定液体が満なされて流れる透光性
パイプと、その外周側に配された発光素子と、該発光素
子からパイプ外壁への入射角を、設定入射角以下の光の
みに制限する遮光手段と、前記透光性パイプの外周側に
、前記発光素子と斜向的に配置された受光素子および該
受光素子に隣接し、且つ、発光素子に近い側に配された
補償用の受光素子とを備え、前記発光素子、遮光手段、
受光素子および補償用の受光素子との取付は位置との関
係は、（イ）発光素子からの光は、パイプ外壁面で屈折
を起こし、透光性パイプ中を進行し、パイプ内壁面と被
測定液体との境界面で屈折し、被測定液体中を進行し、
被測定液体と受光素子側のパイプ内壁面で屈折し、パイ
プ中を進行し、パイプ外壁面で屈折して前記受光素子に
入射し、該受光素子の出力が前記被測定液体の屈折率に
応じて増減されるように設定され、（ロ）被測定液体の
屈折率の全範囲にわたって、前記遮光手段により制限さ
れた入射光の最大の入射角の光を受光素子に入射させる
ように設定され、（ハ）補償用の受光素子は、屈折光を
常に受け、その出力が一定となるように発光素子の光量
の制御を行う構成を採用した。

［作用および発明の効果］本発明は、つぎの作用および効果を有する。

■検出器は、透光性パイプの外周に配されるので、シー
ル性、取付は易さに優れる。また、被測定液体の流れを
乱し難いため気泡が発生し難い、■被測定液体の混合比
の検出を透光性パイプと被測定液体との屈折角で行って
いる。このため、透光性パイプは、精度を要求されず汎
用のガラス管や透光性樹脂の管が使用でき安価となる。

■被測定液体に気泡が存在する場合、該気泡を通った光
は、多くの場合、気泡を通過する範囲の光が、そのまま
受光素子に入射する位置がずれるのみで、受光素子の受
光量に変化は生じない。よって、被測定液体に気泡が存
在する場合でも、混合比の測定誤差が少ない。

［実施例］つぎに本発明を第１図および第２図に示す第１実施例に
基づき説明する。

本発明の混合液体の液体混合比検出器Ａは、第１図およ
び第２図に示すように、内部をガソリンアルコール混合
燃料９０が流れるガラス管１を貫通状態で取囲み、検出
器Ａのケースを兼ねた樹脂２の、ガラス管１の外周１１
側に形成された凹部２１内に発光ダイオード３および遮
光筒４を、凹部２２内に出力用のホトダイオード５およ
び補償用のホトダイオード６をそれぞれ配置してなる。

ガラス管１は、パイレックス等で形成され、混合燃料タ
ンクとプレッシャーレギュレータとの間にゴムホースを
介して連結（いずれも図示せず）されている、また、ガ
ラス管１の外周１１および内周１２には、光の出射部や
入射部を除いて、不要な入射や反射が起きないように黒
色塗装がなされている。

樹脂２は、ガラス管１との境界付近で、エポキシ接着剤
２３によりガラス管１に固着されている。

また各素子とハイブリッドＩＣ２４を介し電気的接続が
成された電極２５が配設されている。

発光ダイオード３°は、ガリウム砒素型で赤外光３１を
発光させている。この発光ダイオード３は、前記凹部２
１の奥部に埋め込まれた基台４１のガラス管１側の面に
配設されている。赤外光３１は、混合燃料９０が最大の
屈折率である時は、光路３２、最小の屈折率である時は
、光路３３までの領域（光路３２．３３より図示上方）
を進む。

遮光筒４は、円筒状を呈する遮光材で形成され、前記凹
部２１内に嵌め込まれている。また、遮光筒４は、混合
燃料９０が屈折率最小のとき（第１図中点線で示す光路
３３）でも前記出力用のホトダイオード５から入射光が
端５１からはみ出さないように制限している。

出力用のホトダイオード５は、発光ダイオード３から出
た赤外光３１が凹部２１内を進行し、前記遮光筒４によ
り設定入射角以下となり、ガラス管外壁面１３で屈折し
、ガラス管１中を進行し、ガラス管内壁面１４と混合燃
料９０との境界面で屈折し、混合燃料９０中を進行し、
混合燃料９０と出力用のホトダイオード５側のガラス管
内壁面１４との境界面で屈折し、ガラス管１中を進行し
、ガラス管外壁面１３で屈折し、前記出力用のホトダイ
オード５に入射し、該出力用のホトダイオード５の出力
が前記混合燃料９０の屈折率に応じて増減されるように
設定されている。

補償用のホトダイオード６は、赤外光３５を常に受け、
（ａ）発光ダイオード３や出力用のホトダイオード５の
感度が温度により変化すること、（ｂ）発光ダイオード
３からの光量が該発光ダイオード３の経時変化やガラス
管１の汚れなどにより減少することを補償するために配
設されている。

前記（ａ）、（ｂ）は、補償用のホトダイオード６の出
力が一定となるように発光ダイオード３の通電量の制御
を行って補償される。また、混合燃料９０の屈折率が約
−４Ｘ　１０−’／’Ｃで変化することの補償は、発光
ダイオード３の電圧降下の温度特性を利用することによ
り成される。出力用のホトダイオード５および補償用の
ホトダイオード６は、前記樹脂２中に凹部２２内に嵌め
込まれた基台３４のガラス管１側の面に配設されている
。

本実施例の混合液体の液体混合比検出器Ａは、つぎの作
用および効果を有する。

■検出器Ａは、ガラス管１の外周１１に配されるのでシ
ールを行わずに済み、取付けが容易である。

また、混合燃料９０の流れが検出器Ａにより乱されるこ
とは全くないため気泡が発生し難い。

■混合燃料９０の混合比の検出をガラス管１と混合燃料
９０との屈折角で行っている。このため、ガラス管１は
、精度を要求されず汎用のガラス材料（パイレックスな
ど）が使用でき安価となる。

また、各素子の位置や間隔、大きさなどについても精密
な寸法を要求されない。

■混合燃料９０中に気泡が存在する場合、該気泡を通っ
た赤外光３１は、多くの場合、気泡を通過する範囲の光
が、そのまま出力用のホトダイオード５に入射する位置
がずれるのみで、出力用のホトダイオード５の受光量に
変化は生じない、よって、混合燃料９０中に気泡が存在
する場合でも、混合比の測定誤差が少ない。

つぎに本発明を第３図に示す第２実施例に基づき説明す
る。

本実施例では、液体混合比検出器Ｂは、ガラス管１を樹
脂２内だけとし、該ガラス管１の各端部をゴム管７で外
嵌してなる。

樹脂２は、ゴム管７との嵌合部では貫通孔２６は径大と
なり、ゴム管７をガラス管１に液密的に嵌め込んだ後、
エポキシ接着剤２３でゴム管７に接着される。

検出器Ｂは、次の作用および効果を有する。

ガラス管１が検出器Ｂより突出しないので、検出器Ｂの
配置性に優れるとともに、ガラス管の破損が生じ難い。

本発明は、上記実施例以外に次の実施態様を含む。

ａ、２種以上の液体とは、混合比が変化する液体が任意
の２種であり、燃料以外の液体であっても良く、流れの
方向性は自由で良い。

ｂ、透光性パイプは、ガラス管以外に透光材料からなる
樹脂の管でも良い。

Ｃ１上記実施例で使用する混合燃料９０は、エタノール
、ＭＴＢＥ、ブタノール、その他高級アルコールを含む
複合アルコールと、ガソリンとの混合液体、上記アルコ
ール類と、軽油との混合液体であっても良い。

ｄ、凹部２１．２２内は、上記実施例では空気が封入さ
れているが、透光材料、例えばエポキシ樹脂、シリコン
樹脂などを封入しても良い。

ｅ、ガラス管１の外周１１や内周１２に黒色塗装を施す
代わりに、樹脂２を黒色の遮光性の材料で形成しても良
い、この場合は、樹脂２の四部２１が遮光筒４を兼ねて
も良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の混合液体の液体混合比検出器の第１実
施例を示す平面一部断面図、第２図はそのＣ−Ｃ線断面
図、第３図は本発明の混合液体の液体混合比検出器の第
２実施例を示す平面一部断面図である。図中　１・・・ガラス管（透光性パイプ）　３・・・発
光ダイオード（発光素子）　４・・・遮光筒（遮光手段
）　５・・・出力用のホトダイオード（受光素子）６・
・・補償用のホトダイオード（補償用の受光素子）１１
・・・外周　１３・・・ガラス管外壁面（パイプ外壁面
）　１４・・・ガラス管内壁面（パイプ内壁面）　３１
・・・赤外光（光）３５・・・赤外光（屈折光）９０・
・・ガソリン・アルコール混合燃料（被測定液体）Ａ、
Ｂ・・・混合液体の液体混合比検出器第２図

Claims

【特許請求の範囲】１）内部を２種以上の液体を混合してなる被測定液体が
満たされて流れる透光性パイプと、その外周側に配された発光素子と、該発光素子からパイプ外壁への入射角を、設定入射角以
下の光のみに制限する遮光手段と、前記透光性パイプの
外周側に、前記発光素子と斜向的に配置された受光素子
および該受光素子に隣接し、且つ、発光素子に近い側に
配された補償用の受光素子とを備え、前記発光素子、遮光手段、受光素子および補償用の受光
素子との取付け位置との関係は、（イ）発光素子からの光は、パイプ外壁面で屈折を起こ
し、透光性パイプ中を進行し、パイプ内壁面と被測定液
体との境界面で屈折し、被測定液体中を進行し、被測定
液体と受光素子側のパイプ内壁面で屈折し、パイプ中を
進行し、パイプ外壁面で屈折して前記受光素子に入射し
、該受光素子の出力が前記被測定液体の屈折率に応じて
増減されるように設定され、（ロ）被測定液体の屈折率の全範囲にわたって、前記遮
光手段により制限された入射光の最大の入射角の光を受
光素子に入射させるように設定され、（ハ）補償用の受
光素子は、屈折光を常に受け、その出力が一定となるよ
うに発光素子の光量の制御を行う混合液体の液体混合比
検出器。