JPH0466845A - 含有率検出装置 - 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］ この発明は、例えば自動車用エンジンに用いられる混合
燃料のアルコール含有率を屈折率に基づいて検出する含
有率検出装置に関し、特にＥＣＵに対する信号入力系を
簡略化して信頼性を向上させた含有率検出装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 近年、米国や欧州等の各国においては、石油の消費量を
低減化するために、ガソリン中にメタノール等のアルコ
ールを任意の割合で混合させた混合燃料が自動車エンジ
ンに用いられつつある。

しかし、このような内燃機関を実現するにあたって問題
となるのは、ガソリンとアルコールとで理論空燃比が異
なるために、アルコール含有率に応して理論空燃比が変
化する点である。即ち、アルコール混合燃料を、ガソリ
ン燃料の空燃比にマッナングされたエンジンにそのまま
用いると、アルコールがガソリンと比へて理論空燃比が
小さいため、空燃比がリーン化（過薄化）してしまう。

従って、混合燃料で運転可能な内燃機関を実現するため
には、混合燃料中のアルコール含有率を検出して、燃料
噴射弁等のアクチュエータと制御し、アクチュエータ含
有率に応じて空燃比や点火時期等を調整する必要がある
。

従来より、混合燃料の屈折率に基づいて混合燃料中のア
ルコール含有率を検出することは公知であり、この原理
を利用した装置は、例えば、実開昭６２−８１０４６号
公報、特開平１−２６２４４２号公報及び特開平１−２
６３５３６号公報等に開示されている。

しかし、実際には、第１０図に示すように、屈折率がガ
ソリンとアルコールとで異なる温度特性を有しているの
で、正確なアルコール含有率を求めるためには、混合燃
料の温度を検出して屈折率を温度補償するｌ・要がある
。従って、混合燃料の屈折率及び温度が検出されて、そ
れぞれ、コンピュータユニットに入力されている。

第１１図は従来の含有率検出装置を示すブロック図であ
る。ここでは、第１の液体をアルコール、第２の液体を
ガソリン、混合液をアルコール混合燃料として説明する
。

図において、（１）は混合燃料の屈折率に対応した屈折
率信号Ｖ％を出力する屈折率検出部、（２）は混合燃料
の温度に対応した温度信号■、を出力する温度検出部で
ある。

（４０）はＥＣＬＩ（コンピュータユニット）であり、
屈折率信号■。及び温度信号■、が入力されるための２
つの入力ボートを有する制御ユニット（４）を含んでい
る。

Ｅ　ＣＵ　（４０）内の制御ユニット（４）は、屈折率
信号■オ及び温度信号ｖ７に基づいて、混合燃料の屈折
率及び温度をデータとして読み込み、例えば、予め記憶
されている屈折率及び温度によりマツピングされた二次
元マツプを参照して、アルコール含有率を求める。そし
て、検出されたアルコール含有率に応じて、内燃機関の
空燃比が最適となるように制御する。

しかし、Ｅ　ＣＵ　（４０）に対する信号入力系が２系
統存在するため、信号線及びコネクタ類が２系統必要と
なり、配線構成が複雑となるうえ、ノイズの重畳や故障
の発生等により信頼性が劣化するおそれがある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の含有率検出装置は以上のように、ＥＣＵ（４０）
が屈折率信号■。及び温度信号■アを個別に入力してい
るため、信号線が２本必要となり信頼性が劣化するとい
う問題点があった。

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、屈折率信号及び温度信号を１本の信号線でＥ
ＣＵに入力することにより、信頼性を向上させた含有率
検出装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る含有率検出装置は、ＥＣＵの入力側に、
屈折率信号及び温度信号を重畳させて混合信号を出力す
る混合器を設けたものである。

［作用コ この発明においては、屈折率信号及び温度信号を重畳さ
せた混合信号を、１本の信号線を介してＥＣＵに伝送す
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、（４
Ａ）及び（４０＾）は、制御ユニット（４）及びＥ　Ｃ
Ｕ　＜４０）にそれぞれ対応しており、（１）及び（２
）は前述と同様のものである。

（３〉は屈折率信号■、及び温度信号７丁を重畳させて
混合信号ＶＮＴを出力する混合器、（５）は混合信号Ｖ
０を屈折率信号■９′及び温度信号Ｖ、′に分離して制
御ユニット（４＾）に入力する分離器であり、分離器（
５）はＥ　ＣＵ　（４０＾）に含まれている。

この場合、屈折率信号ＶＨ′及び温度信号■７′のうち
の一方はアナログ信号、他方はデジタル信号であり、制
御ユニット（４＾）は、これら２つの信号を入力するた
めのアナログ入力ボート及びデジタル入力ボートを有し
ている。

第２図はアナログ信号ｖＡ及びデジタル信号Ｖ。

（即ち、屈折率信号■８及び温度信号ｖ　ｒ　）を入力
信号とする混合器（３）の一実施例を示す構成図である
。

図において、（１１）及び（１２）は混合器（３）の入
力側に設けられたアンプであり、一方のアンプ（１１）
はアナログ信号■８を出方し、他方のアンプ０２）はデ
ジタル信号ＶＤを出力している。

尚、アナログ信号■８及びデジタル信号■。のうち、例
えば、アナログ信号■６が屈折率信号■。を示せば、デ
ジタル信号■いは温度信号Ｖ、を示す。

又、デジタル信号■。は、例えば、屈折率検出部（１）
又は温度検出部（２）からの電圧信号（屈折率信号■芦
又は温度信号Ｖ、）を周波数信号に変換するＶＦ変換器
により生成される。

（３１）は混合器（３）内に設けられたアナログスイッ
チであり、制御入力端子に印加されるデジタル信号■。

に応答して、入力端子に印加されるアナログ信号ＶＡを
通過又は遮断し、出力端子から混合信号■１を生成して
いる。

（３２）はアナログスイッチ（３１）の出力端子とグラ
ンド間に挿入された抵抗器である。

第３図はアナログ信号■９及びデジタル信号Ｖ。

を入力信号とする混合器（３）の他の実施例を示す構成
図であり、この場合、アナログ信号■＾は抵抗器（３２
）を介してアナログスイッチ（３１）の入力端子に印加
され、アナログスイッチ（３１）の出力端子は接地され
ている。

（３３）は抵抗器（３２）及びアナログスイッチ（３１
）の接続点に入力端子が接続されたバッファアンプであ
り、抵抗器（３２）を介したアナログ信号■９を増幅し
て混合信号ＶＮ？として出力するようになっている。

尚、混合器（３）は、第２図又は第３図に示した構成に
限られるものではなく、他の構成としてもよい。

第４図はアナログ信号ＶＡ及びデジタル信号■。

により生成された混合信号■１を分離するための分離器
（５）の一実施例を示す構成図である。

（５１）は混合信号■１を所定レベル（図示せず）と比
較してデジタル信号■。′を生成するコンパレータであ
る。一方では、混合信号■１アのアナログ成分が、その
ままアナログ信号■い′として出力されている。

分離器（５）から出力されるアナログ信号■８′及びデ
ジタル信号Ｖ。′は、屈折率信号Ｖ＃′及び温度信号Ｖ
　？　’にそれぞれ個別に対応している。

次に、第５図に示す混合信号■。、の波形図を参照しな
がら、第１図〜第４図に示したこの発明の一実施例の動
作について説明する。

尚、上述したように、混合器（３）は、屈折率信号■８
及び温度信号Ｖ、のうち、一方をアナログ信号ＶＡとし
、他方をデジタル信号■ゎとして混合信号Ｖ　）＋　Ｔ
を出力するが、ここでは、屈折率信号■。をアナログ信
号■。とじ、温度信号■、をデジタル信号■。とじた場
合を例にとって説明する。

まず、屈折率検出器（１）及び温度検出器（２）は、ア
ナログ電圧信号からなる屈折率信号■。及び温度信号Ｖ
？を出力する。

第２図に示す混合器（３）において、アンプ（１１）か
ら波高値で出力されるアナログ信号Ｖ　Ａ　（屈折率信
号■、）は、アナログスイッチ（３１）の入力端子に印
加される。又、アンプ（１２）から矩形波の周期又はデ
ユーティとして出力されるデジタル信号■ゎ（温度信号
Ｖア）は、アナログスイッチ（３１）の制御入力端子に
印加される。

いま、デジタル信号■。がＨレベルであるとすると、ア
ナログスイッチ（３１）はオンとなり、アナログスイッ
チ（３１）の出力端子からは、アナログ信号ＶＡがその
まま出力される。

又、デジタル信号■。がＬレベルであるとすると、アナ
ログスイッチ（３１）はオフとなり、アナログスイッチ
（３１）の出力端子は、アナログ信号■８から切り離さ
れ、抵抗器（３２）を介して接地されるため、混合信号
■１のレベルはグランドレベル付近まで下がる。

従って、混合信号■１は、第５図のように、パルス幅り
及び周期Ｔがデジタル信号■。に対応し、且つ、波高値
がアナログ信号■４に対応したパルス波形となる。ここ
では、波形図■、が混合燃料の屈折率を表わし、周期Ｔ
又はデユーティ（Ｄ／Ｔ）が温度を表わす。

一方、第３図の混合器（３）においては、アナログ信号
■８は、抵抗器（３２）を介して、アナログスイッチ（
３１）及びバッファアンプ（３３）の各入力端子に印加
され、アナログスイッチ（３１）の出力端子を介して接
地される。又、デジタル信号Ｖ。は、アナログスイッチ
（３１〉の制御入力端子に印加される。

いま、デジタル信号■。がＨレベルであるとすると、ア
ナログスイッチ（３１）はオンとなり、バッファアンプ
（３３）に入力されるアナログ信号■６は、アナログス
イッチ（３１）を介して接地され、バッファアンプ（３
３）から出力される混合信号Ｖ　Ｎ　Ｔはグランドレベ
ル付近まで下がる。

又、デジタル信号■。がＬレベルであるとすると、アナ
ログスイッチ（３１）はオフとなり、アナログスイッチ
（３１）の入力端子は出力端子と切り離され、アナログ
信号■あは、バッファアンプ（３３）を介して、混合信
号■□として出力される。

従って、第５図と同様のパルス波形の混合信号■１が得
られる。

このように屈折率信号■８及び温度信号■、が重畳され
た混合信号■１は、Ｅ　ＣＵ　（４０Ａ＞内の制御ユニ
ット（４＾）に伝送されて読み込まれるが、その前に、
アナログ信号■ヮ′（屈折率信号■、′）及びデジタル
信号Ｖ。′（温度信号Ｖア′）に分離する必要がある。

即ち、分離器（５）は、混合信号■１を、一方では、そ
のままアナログ信号ＶＡ′として制御ユニット（４＾）
のアナログ入力ボートに印加し、他方では、コンパレー
タ（５１）を介して制御ユニット（４＾）のデジタル入
力ボートに印加する。このとき、コンパレータ（５１）
は、混合信号Ｖ　ＨＴのうちのデジタル成分のみをデジ
タル信号■。′として抽出する。

制御ユニット（４八）は、アナログ信号Ｖ　Ａ　′（屈
折率信号■９′）の波高値をＡＤ変換して、混合燃料の
屈折率を読み込み、デジタル信号Ｖ、′（温度信号■、
′）の周期Ｔ又はデユーティ（Ｄ／Ｔ）を計測して、混
合燃料の温度を読み込む。

こうして、重畳された混合信号■１は、１つの信号入力
系統を介してＥＣＵ（４０Ａ）に取り込まれる。

尚、上記実施例では、屈折率信号■。及び温度信号Ｖ、
をアナログ信号■６及びデジタル信号Ｖ。

とじて重畳させたが、第６図のように双方をデジタル信
号として重畳させてもよい。

第６図はこの発明の他の実施例を示すブロック図であり
、（３Ｂ）は２つのデジタル信号を重畳させて混合信号
ＶＮＴとする混合器、（４０Ｂ＞は１つのデジタル入力
ボートを有する制御ユニット（４Ｂ）を含むＥＣＵであ
る。

第７図は第６図内の混合器（３Ｂ）を具体的に示す構成
図であり、各アンプ（１１）及び（１２）からのデジタ
ル信号■。１及び■。２は、それぞれ屈折率信号■８及
び温度信号■、を表わしている。ここでは、一方のデジ
タル信号■。１に対して他方のデジタル信号Ｖ　Ｄ　２
が負の極性となっている。

（３４）及び（３５）はアナログスイッチであり、各入
力端子にはデジタル信号Ｖ　Ｄ　ｌ及びＶゎ、が個別に
入力されており、それぞれの出力端子は接続されている
。

（３６）は各アナログスイッチ（３４）及び（３５）の
出力端子の接続点に一端が接続された抵抗器、〈３７）
は抵抗器（３６）の他端が反転入力端子に接続されたオ
ペアンプ、（３８）はオペアンプ（３７）の出力端子と
反転入力端子との間に挿入されたコンデンサであり、こ
れらは積分器を構成している。オペアンプ（３７）の非
反転入力端子は接地されている。

（３９）はオペアンプ（３７）からの積分信号Ａが入力
されるコンパレータてあり、ヒステリシスを持って混合
信号■、を反転するためのＵＰレベル及びＬＯレベルが
予め設定されている。コンパレータ（３９）から出力さ
れる混合信号Ｖ　Ｎ　Ｔは、アナログスイッチ（３４）
及び（３５）の制御入力端子に印加されている。又、ア
ナログスイッチ（３５）の制御入力端子に印加される混
合信号■１は論理反転されており、アナログスイッチ（
３４）及び（３５）は交互にオンオフされるようになっ
ている。

第８図は第７図内の積分信号Ａと混合信号■１との関係
を示す波形図であり、ＴＩはＨレベルのパルス幅、Ｔ２
はＬレベルのパルス幅である。又、第９図は第８図の混
合信号■１に基づいて制御ユニット（４Ｂ）で解析され
る波形図であり、Ｈレベルのパルス幅Ｔ　ｎ　（例えば
、屈折率信号■。に相当）は、第８図内のししベルのパ
ルス幅Ｔ２に対応し、Ｌレベルのパルス幅Ｔｔ（例えば
、温度信号■、に相当〉は、第８図内のＨレベルのパル
ス幅Ｔ１に対応している。

次に、第８図及び第９図の波形図を参照しながら、第６
図及び第７図に示したこの発明の他の実施例の動作につ
いて説明する。

いま、コンパレータ（３９）から出力される混合信号Ｖ
１がＬレベルであるとすると、アナログスイッチ（３５
）がオン、アナログスイッチ（３４）がオフとなり、オ
ペアンプ（３７）の反転入力端子には負極性のデジタル
信号ＶＤ２が印加される。

これにより、第８図のようにデジタル信号Ｖｐ２を時間
積分した積分信号Ａが生成され、積分信号Ａは、デジタ
ル信号Ｖ　Ｄ　２の大きさに比例した傾きで上昇する。

このとき、コンパレータ（３９）における比較レベルは
ＵＰレベルに設定されており、積分信号ＡがＵＰレベル
に到達するまでは混合信号Ｖ　Ｗ　丁をＬレベルに持続
する。

積分信号Ａは、積分を開始してからＴ２後にＵＰレベル
到達し、この時点でコンパレータ（３９）の出力はＨレ
ベルとなる。従って、混合信号Ｖ　Ｎ　ＴのＬレベルの
期間は、デジタル信号Ｖ　Ｄ２の大きさに反比例した時
間Ｔ２だけ持続する。

こうして、混合信号■１かＨレベルになると、コンパレ
ータ（３９）の比較レベルがＬレベルに設定されると共
に、アナログスイッチ（３５）がオフ、アナログスイッ
チク３４）がオンされ、オペアンプ（３７）の反転入力
端子には、正極性のデジタル信号Ｖ　Ｄ　１か入力され
るようになる。

これにより、積分信号Ａは、デジタル信号Ｖ。

の大きさに比例した傾きで下降し、コンパレータ（３９
）のＬレベルに到達するまで時間積分される。

従って、混合信号Ｖ　１１　ＴのＨレベル期間は、デジ
タル信号Ｖ　ｐ　１の大きさに反比例した時間Ｔ１だけ
持続する。

こうして得られた混合信号■。丁は、例えば、Ｌレベル
の持続期間Ｔ２が屈折率信号■。の大きさの逆数に対応
し、Ｈレベルの持続期間Ｔ、が温度信号■、の大きさの
逆数に対応する波形となる。

従って、制御ユニット（４Ｂ）は、混合信号■。Ｔをデ
ジタル入力ボートから読み込んで解析することにより、
第９図のように、Ｈレベルの持続期間Ｔｎが屈折率信号
■８に対応し、Ｌレベルの持続期間Ｔｔが温度信号■、
に対応したパルス波形を得ることができる。

二のように、デジタル信号■Ｄ１及び■、２を重畳させ
て混合信号Ｖ１とすることにより、分離器が不要となる
うえ、制御ユニット（４Ｂ）の入力ボートが１つで済む
ので、含有率検出装置の構成が更に簡略化される。

尚、ここでは、混合信号ＶＮＴのＨレベル及びＬレベル
の持続期間Ｔ、及びＴ２を、屈折率信号Ｖ、又は温度信
号Ｖ、にそれぞれ対応させたが、混合信号■。、のパル
ス周期及びデユーティを屈折率信号■ｏ及び温度信号■
、にそれぞれ対応させてもよい。

この場合、第９図のパルス波形を参照すれば、パルス幅
Ｔｎ及びＴｔの和が周期Ｔに相当し、Ｔ　ｎ／　（Ｔ　
ｎ＋　Ｔ　ｔ） がデユーティに相当する。従って、屈折率信号Ｖ。

及び温度信号■、を分離して読み込むことができる。

又、混合信号Ｖ１の立ち上がり周期及び立ち下がり周期
を、屈折率信号■。及び温度信号■、にそれぞれ対応さ
せてもよい。

更に、上記各実施例においては、混合燃料のアルコール
含有率を求める場合を示したが、混合燃料に限らず、屈
折率に基づいて他の異なる液体の含有率を求める場合に
も適用できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、ＥＣＴＪの入力側に、
屈折率信号及び温度信号を重畳させて混合信号を出力す
る混合器を設け、混合信号を１本の信号線を介してＥＣ
Ｕに伝送するようにしたので、構成が簡略化すると共に
信頼性の高い含有率検出装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図内の混合器の一実施例を示す構成図、第３図は
第１図内の混合器の他の実施例を示す構成図、第４図は
第１図内の分離器の具体例を示す構成図、第５図はこの
発明の一実施例による混合信号を示す波形図、第６図は
この発明の他の実施例を示す構成図、第７図は第６図内
の混合器の具体例を示す構成図、第８図は第７図に示し
た混合器の動作を説明するための波形図、第９図は第６
図内の制御ユニットの動作を説明するための波形図、第
１０図はアルコール及びガソリンの屈折率と温度との関
係を示す特性図、第１１図は従来の含有率検出装置を示
すブロック図である。 （１）・屈折率検出部　　（２）・・・・・・温度検出
部（３）・・・混合器　　　　　（４０＾）、（４０Ｂ
）・・・ＥＣＵ■工・・・屈折率信号　　　■、・・・
温度信号■、・・・混合信号 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１及び第２の液体を含む混合液の屈折率に対応した屈
   折率信号を出力する屈折率検出部と、前記混合液の温度
   に対応した温度信号を出力する温度検出部と、 前記屈折率信号及び前記温度信号を重畳させて混合信号
   を出力する混合器と、 前記混合信号に基づいて前記第１の液体の含有率を求め
   るＥＣＵと、 を備えた含有率検出装置。