JPH04127038A - 燃料性状センサ - Google Patents

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〕 本発明は内燃機関における燃料性状を検出するセンサの
構成及び検出方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５７−５１９２０号公報に記載の
ようにアルコールとガソリンの混合比率検出部と回路部
が別々に分かれた構造となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、燃料性状に依存するパラメータ（たと
えば屈折率、誘電率、抵抗、比熱）の温度の影響及び雰
囲気温度の変化による回路素子の特性変化の補償につい
て、十分な配慮されておらず、広い温度範囲（−４０〜
１２０℃）まで変化するとセンサの出力が変化してしま
うという問題点があった。回路と検出部が別構造となっ
ているため、２つの温度センサが温度補償に必要であっ
た。

本発明は、広い温度範囲で正確に燃料性状を検品可能な
センサを提供することにある。

本発明の他の目的は、センサの耐汚損性を向上すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためには、燃料性状検出部と回路部
を一体構造とした。同時にセンサをフューエルレールタ
の出口側からプレッシャレギュレータの出入口までの闇
でフューエルレールを含む燃料系に配置した構成とした
。

〔作用〕

アルコールとガソリンの混合比率及びガソリンの性状（
以上をまとめて燃料性状と定義する）を検出するセンサ
は、検出部と回路部を一体化するので、検出部と回路部
は熱的にも一体化しており、１つの温度センサで正確な
温度補償が可能である。

さらにツユエールフィルタの出口側からプレッシャレギ
ュレータの出入口までの間でフューエルレールを含む燃
料系にセンサを配置しているので、耐汚損性が向上し、
噴射弁より噴射する直前の燃料の性状を検出できる。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。Ｕ字
型に曲げた光ファイバ１の一端には発光素子２．他方に
は受光素子４を設ける６発光素子２の横には他の受光素
子３を設ける。発光素子としては、たとえばＬＥＤを用
い、受光素子には、フォトダイオード又はフォトトラン
ジスタを用いる。受光素子３，４は同じ特性のものを用
いるのが望ましい。このような構成では１発光素子２か
ら発した光は、大部分は光ファイバ１の中へ向かうが、
一部は受光素子３に向かい、受光素子３で検出される。

これら、光ファイバ１．受発光素子は、ホルダ６に取付
けられており、ホルダ６は、燃料通路壁７に固定される
。ホルダ６と燃料通路壁の間にＯリング（たとえばフッ
素ゴム）を設け、シールする。ボルダ６はボルト２２で
通路壁７に固定されている。

受発光素子は、回路５に絶縁板２３を介して接続されて
いる。回路５にはハイブリッドＩＣなどを設けて、信号
処理を行う。回路５はホルダ６に一体となっているため
、燃料の温度又は回路の温度の一方を検出すれば、検出
部と回路の温度補正を行うことができる。すなわち、燃
料の温度が上昇し、屈折率が大きくなるための補正と温
度の上昇によって発光量などが変化するための補正を同
時に行うことができる。

回路の外側にはカバー１０を設け、回路を保護するとと
もに、万一光ファイバ１のまわりより回路側へ燃料がも
れても、外部へのもれを防止する。

カバー１０と外側部材３１との間には、もれ防止用のパ
ツキンを設けても良い。第２図（ａ）にセンサの外観を
示す。回路をカバー１０内に入れ、Ｕ字型の光フアイバ
部１を外に突き出している。

第２図（ｂ）にセンサを燃料通路壁８への取付は状況を
示す。燃料通路内で気泡が発生してもセンサ部（光フア
イバ部１）に着付するのを防止するため、燃料通路の下
から取付ける。又は、通路に傾斜を設け、気泡がたまり
にくい構成とする。

第３図に燃料フィルタ１９への取付は方法の一例を示す
。センサを燃料フィルタの出口側へ取り付ける。燃料は
フィルタ１８でろ過されるため、汚れが少なく、光ファ
イバ１への汚れが極めて少なくなる。また燃料フィルタ
１９内には、燃料がつねに存在するため、通路内に気泡
が発生するような高温条件でも、光ファイバのまわりは
燃料で満たされているため、正確な検出が可能である。

さらに燃料フィルタ１９は車体側に固定されているため
、センサ、回路の振動が少ない。また、センサと回路が
一体構造となっているため、燃料で回路部を冷却２、回
路の温度上昇を防止する効果もある。

第４図にセンサの取付は方法を示す。センサの配置とし
ては、燃料タンク１３に取付ければ、温度変化が少なく
、温度補償が比較的容易である。

しかし、燃料噴射弁１５までの距離が長く、燃料タンク
２０から出た燃料は供給ラインの中で、アルコールとガ
ソリンに分離し、燃料噴射時のアルコール、ガソリンの
比率がタンク内と一致しない場合がある。（低温時など
）また燃料にごみなどが存在するとセンサの検出部を汚
す恐れがある。

そのため、燃料フィルタの出口側からプレッシャレギュ
レータの出入口までの間のフューエルレールを含む燃料
系にセンサを配置し、耐汚損性向上及び正確な性状の検
知を行えるようにする。たとえば、ツユエールレール１
６にセンサを取付ければ、噴射１５とセンサまでの距離
が短かいので、噴射直前の燃料の性状を検出できる。燃
料フィルタ１４に取付ければ、前述したように、燃料の
汚れが少なく、振動も少ないのでセンサの信頼性が向上
する。プレッシャレギュレータに取付ければ、気泡が燃
料から発生してもすぐに抜けるため、気泡の影響を受け
にくい。高温で使用する頻度が多い場合には、プレッシ
ャレギュレータに取付ける。

第５図にセンサの回路部の構成の一例を示す。

ＬＥＤの発光量をＰＤＩの受光素子で検出し、光量が一
定となるように、フィードバッグ制御する。

光ファイバを通った光量はＰＤ２で検出する。さらに燃
料温度によって屈折率が変化するため、サーミスタ又は
ＩＣ温度センサで液温補正を行い、温度補正を行った出
力Ｖ、を得る。

第６図にセンサの回路部の他の実施例を示す。

受光素子３，４の信号ＰＤＩ、ＰＤ２及び温度センサ信
号Ｖ、をＡ／Ｄコンバータでディジタル値に変換する。

その値をマイクロプロセッサのＣＰＵに読みこみ、出力
Ｖ、を得る。■、の信号が正規動作以外の出力をだした
場合には、故障と判断し、エンジン制御用の水温センサ
信号で代用する。

第７図に信号処理のフローチャートを示す。

ＰＤＩ、ＰＤ２（７）出力Ｖｐｏｘｓ　ＶｐｏｚをＡ／
Ｄコンバータで読み込む。ｖＰＰｌは光ファイバを通っ
た光の出力で、ＶｐｏｚはＬＥＤの横に取付けた信号の
出力である。

ＰＤ２ （１）式に示す計算を行う。

発光素子の発光量が温度上昇とともに小さくなったとす
れば、ｖＰＤｌ及びｖＰＤｌも小さくなる。又発光素子
の経時劣化によって発光量が小さくなったとしても、同
様にＶＰＤＩ、　ｖＰＤｌが小さくなるにのため、適当
にに１という定数をあらかじめ決めておけば、ｖｉ　は
回路部の温度の影響を受けにくくなる。さらに、ＰＤＩ
、ＰＤ２の経時劣化。

温度依存性に対しても、同じ素子を使えば、その影響は
キャンセルできる。

さらに、温度センサＶｔによって燃料の温度を検出し、
燃料の温度変化による屈折率などパラメータの変化分を
補正する。

Ｖ１＝Ｖｘ’　　ＫｚＶｔ　　　　　　　　　（２）温
度センサは回路部又は燃料中へ取付ける。これによって
、ｖｌはガソリンとアルコールの混合比率又はガソリン
の性状のみに依存する出力を得ることができる。Ｋ２は
温度センサの特性で決まる定数である。一般にに２は定
数であるが、温度の関数と■、が一定となるようにマツ
プで与えても良い。

第９図に本発明の他の実施例を示す。光ファイバの先端
にカバー２１を設ける。カバーには、横側又は上方に穴
がおいている。カバーを設けることによって、センサ取
付時に光ファイバ１を破損するのを防止できる。さらに
光ファイバのまわりに燃料がたまっているため、燃料配
管中でアルコールとガソリンが分離するような条件とな
っても、カバー内でも燃料の分離が生じ１分離した燃料
の平均値を検出できる。カバーがないと、配管中の下側
にアルコール、上方にガソリンのような分離状態となっ
たとき、下側からセンサを取付けていると、アルコール
のみを検出してしまい、配管中の平均的な混合比率を把
握できない。

第１０図に本発明の他の実施例を示す。検出部と回路部
を別体として、自動車の制御コントローラのＡ／Ｄコン
バータに信号を取りこみ、演算処理する。このような構
成では、検出部のみであるのでセンサ部が小型となる。

さらに、■Ｃなどをエンジンルーム外に出すことができ
るので、回路部の温度補正が容易である。信号処理用の
ＣＰＵは自動車制御用ＣＰＵを用いるか、又は専用のＣ
ＰＩＪ　Ｌを設け、自動車制御用ＣＰＵヘデータパスに
よって信号を送っても良い。

第１１図にセンサの利用例を示す。アルコールとガソリ
ンの混合燃料では、アルコールの混合比率によって屈折
率が変化する。同様に理論空燃比も変化するため、屈折
率の変化をセンサで検出し。

理論空燃比を求めることが可能である。

第１２図にセンサの他の利用例を示す。ガソリン成分の
ノルマパラフィン系の炭素数と屈折率。

沸点の関係を示す。炭素数が多いものほど、沸点が高く
、蒸発しにくいものが存在する。屈折率をセンサで検出
すると、蒸発しにくい成分を多くもつほど、屈折率が高
くなるので、ガソリンの性状を推定することができる。

第１３図に燃料噴射パルス幅ＴＩのヤツトフローを示す
。空気量Ｑａをエアフロセンサで検出し。

目標理論空燃比Ａ／Ｆを燃料性状センサより求める。同
時に燃料の蒸発時定数τ、吸気管への付着早入を燃料性
状センサの出力Ｖ、より求める。これによって、各種燃
料に対して、過渡を含めて。

シリンダ内へ必要な燃料量Ｇｉ　を供給することが可能
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、検出部と回路部を一体化できるので、
１つの温度センサで正確な温度補正が可能である。さら
にツユエールフィルタの出口側からプレッシャレギュレ
ータの出入口までの間でツユエルレールを含む燃料系に
センサを取付けることが可能なので、耐汚損性が向上し
、噴射弁より噴射する直前の燃料の性状を正確に検出で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２図（ａ）（
ｂ）はセンサの外観及び取付図、第３図はセンサの取付
図、第４図は燃料噴射式エンジンの燃料通路を示す図、
第５図から第８図は回路部の構成部の構成図、第９図、
第１０図は本発明の他の実施例を示す図、第１１図、第
１２図はセンサの利用例を示す図、第１３図は燃料制御
ダイアグラムを示す図である。 １・・・光ファイバ、２・・・発光素子、３，４・・・
受光素筒 図 第 図 （ご２、ン （ｂ） 第４図 第５図 第６図 第７図 Ｗ出ｎ 第８図 第１０図 一一１１図 δＯ ｔ。 ダＯ θ　　メ７ノ〜ルイオ（１ｋ（χ） エタノールイ苓ｔｌｉＺ） θ 笛１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルコールとガソリンの混合比率を０〜１００％ま
   で変化させた内燃機関において、アルコールとガソリン
   の混合比率及びガソリンの性状を検出するセンサを備え
   、センサは検出部と回路部を一体化することを特徴とす
   る燃料性状センサ。 ２、請求項１項において、フユーエルフイルタの出口側
   からプレッシャレギュレータの出入口までの間でフユー
   エルレールを含む燃料系に配置したことを特徴とする燃
   料性状センサ。 ３、請求項１項において、センサ部の先端に保護カバー
   を設けたことを特徴とする燃料性状センサ。