JPH0472549A - 燃料性状検出装置 - 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、例えばガソリン中のメタノール濃度など、
内燃機関に使用される燃料中の異種燃料濃度を検出する
燃料性状検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は例えば特開昭５８−１２９２３５号公報に示さ
れた従来の燃料性状検出装置の要部を示す構成図である
、 図において、断面三角形の透光体かちなるプリズム（１
）には、同じく断面三角形の中空透光体（２）か接合さ
れており、この中空透光体（２）内に燃料（３）が流れ
ている。これらのプリズム（１）及び中空透光体（２）
は、筐体（４）により保持されている６筐体（４）の対
向する一対の側面部には、開口部（４ａ）がそれぞれ設
けられている。

筐体（４）の近傍には、一方の開口部（４ａ）に対向す
るように光源（５）が設けられている。光源（５）と開
口部（４ａ）との間には、スリット板（６）が置かれて
おり、このスリット板く６）により光源（５）からの光
線（７）が絞られる。

反対側の開口部（４ａ）からの出射光（７ａ）の光路上
には、光量検出板（８）設けられている。この光量検出
板（８）には、長手方向に延びるスリット（９）が設け
られており、スリット（９）はその幅寸法が長手方向に
対して連続的に変化している。光量検出板（８）を通過
した光線の光路上には、その光線を集光する集光レンズ
（］０）が設けられている。この集光レンズ（１０）の
近傍には、集光レンズ（１０）により集光された光線の
光量を検知する光量センサ（１１）が設けられている。

この光量センサ（１１）には、燃料噴射弁（図示せず）
の開弁時間や燃圧レギュレータ（図示せず）を制御する
制御装置（１２）が接続されている。

次に、動作について説明する。光源（５）から光線（７
）が発射されると、その光線く７）はスリット板（６）
で絞られた後、中空透光体（２）に直角に入射される。

この後、光線（７）は、燃ＦＥＩ（３）−中空透光体（
２）−プリズム（１）の順で各界面で屈折しながら進行
して、開口部（４ａ）から筐体（４ン外へ出射され、光
量検出板（８）十に到達する６ 光量検出板（８）に到達した出射光（７ａ）は、その一
部、即ちスリット（９）の幅に応じた量の光だけがスリ
ット（９）を通過する。スリット（９）を通過した光線
は、集光レンズ（１０）で集光された後、光量センサ（
１１〉に入射される。

ここで、燃料（３）と中空透光体（２）との界面（Ａ）
での屈折率は、燃料（３）の性状、即ち燃料（３）中の
異種燃料の混合比率に応じて変化する。このため、その
混合比率が変化すると、界面（Ａ）での屈折角が変化し
、光量検出板（８）上の出射光（７ａ）の到達位置がそ
の長手方向（図の上下方向）に変化する。一方、光量検
出板く８）のスリット（９）は、その幅が長手方向に対
して変化しているため、燃料（３）中の異種燃料の混合
比率に応じて、光量センサ（１１）で検知される光量が
変化する。

光量センサ（１１）では、光が検知されると、その光量
に応じた信号が制御装置（１２）に出力される。そして
、制御装置（１２）により、信号に応じて燃料噴射弁の
開弁時間や燃圧レギュし・−夕が制御される。

次に、ガソリン中に異種燃料としてメタノールが混合さ
れている場合を例にとって、上記動作を具体的に説明す
る。

まず、燃料（３）がガソリンのみからなる場合、ガソリ
ンの屈折率が約１５１であり、界面（Ａ）での屈折角は
比較的小さいため、光量検出板（８）上の出射光（７ａ
）の到達位置は図の上方になり、スリット（９）を通過
する光量は少なくなる。

一方、ガソリンにメタノールが混合されている場合、ガ
ソリンの屈折率が約１５１．メタノールの屈折率が約１
３３であるため、その屈折率は混合割合によって１．５
１〜１３３の中間の値となる。つまり、メタノールの混
合割合が大きくなると、燃料（３）の屈折率は小さくな
る。このため、屈折角が大きくなり、光量検出板（８）
上の出射光〈７ａ）の到達位置は図の下方になる。従っ
て、スリット（９）を通過する光の光量は、メタノール
の混合割合が大きくなるに連れて増加する。

このように、ガソリン中のメタノールの混合比率に応に
て光量センサ（１１）の受光量が変化するので、逆に、
この光量を検知することによって燃料の性状を判断する
ことができる。

なお−他の従来装置として、半導体素子やダイオードア
レイ、イメージセンサなどにより、出射光（７ａ）の出
射位置を直接検出し、燃料性状を判断するものも知られ
ている。

「発明が解決しようとする課題１ 上記のように構成された従来の燃料性状検出装置におい
ては、光量センサ（１１）からの信号により燃料（３）
の屈折率を計測し、かつその結果がら燃圧レギュレータ
や燃料噴射弁のアクチュエータ等を制御するための制御
！ｌｌ装置（１２）を別に必要とするので、システム全
体が高価になるという問題点を有していた。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題
としてなされたものであり、内燃機関への燃料供給装置
全体を簡素化し、かつ安価にすることができる燃料性状
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］ この発明に係る燃料性状検出装置は、光線が常に受光手
段の所定位置で受光されるように光源。

光路構成手段及び受光手段のうちのいずれか１つを移動
させるとともに、その移動量に応じて調整手段を操作す
る移動操作手段を、受光手段及び調整手段に接続したも
のである。

［作用］ この発明装置においては、移動操作手段が、燃料の性状
変化による屈折率の変化に応じて光源光路構成手段及び
受光手段のうちのいずれか１つを移動させるとともに、
その移動量に応じて調整手段を操作する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の第１実施例による燃料性状検出装置
を示す構成図であり、第５図と同−又は相当部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。

図において、筐体（２１〉内には、断面台形状のプリズ
ム（２２）が固定されているとともに、プリズム（２２
）を挟んでその両側に燃料室（２１ａ）と空間部（２１
ｂ）とが設けられている。燃料室（２１ａ）内には、開
口部（２１ｃ）から燃料〈３）が流入している。

空間部（２１ｂ）内には、プリズム（２２）に対向して
いる光源〈５）が設けられている。この光源（５）は、
図の左右方向に往復動可能に設けられているとともに、
ばね（２３）により図の左方へ常時付費されている。さ
らに、空間部（２１ｂ）内には、光源（５）と間隔をお
いてプリズム＜２２）に対向している受光手段（２４）
が設けられている。この受光手段（２４）は、２分割さ
れたフォトダイオード、即ち２分割光センサからなって
いる。

燃料室（２１ａ）内のプリズム（２１）に対向する面に
は、光源（５）からの光線（７）を反射する反射鏡（２
５）が固定されている。この反射鏡（２５）とプリズム
（２２）とから、光路構成手段（２６）が構成されてい
る。

受光手段（２４）には、差動アンプ（２７）を介してモ
ータ（２８）が接続されている６モータ（２８）の回転
軸には、ピニオン（２８ａ）が設けられており、ギヤ（
２９）の一端部がこのピニオン（２８ａ）にかみ合って
いる。ギヤ（２９）は、軸（２９ａ）を中心に回動可能
になっており、その他端部はロープ（３０）を介して光
源（５）に接続されている。モータ〈２８）の回転軸に
は、その回動に連動して動く摺動子を有するポテンショ
メータ（３１）が接続されている。このポテンショメー
タ（３１）は、調整手段である燃圧レギュレータや燃料
噴射弁等のアクチュエータに接続されている。

また、移動操作手段（３２）は、差動アンプ（２７）、
モータ（２８）、ギヤ（２９）、ロープ（３０）及びポ
テンショメータ（３１）から構成されている。

次に、動作について説明する。光源（５）から発せられ
コリメートされた光線（７）は、透光体であるプリズム
（２２）に直角に入射される。この後、光線（７）は、
プリズム（２２〉内を直進して燃料（３）中に入る。こ
のとき、光線（７）は、燃料（３）とプリズム（２２）
との界面で燃料（３）の屈折率に応じて屈折する。

この後、光線（７）は、反射鏡（２５）で反射され、燃
料（３）中を逆方向に進み、燃料（３）とプリズム（２
２）との界面で再び屈折し、プリズム〈２２）中を進行
して受光手段（２４）に入射する。

受光手段〈２４）では、光１！（７）を受光すると、各
フォトダイオードにそれぞれの受光量に応じた電流が流
れ、その電流が差動アンプ（２７）に送られる。差動ア
ンプ（２７）では、各フォトダイオードからの電流の差
をとって増幅し、信号としてモータ（２日）に出力する
。この信号に応じてモータ（２８）がドライブする。

このモータ（２８）の駆動力は、ピニオン（２８ａ）ギ
ヤ（２９）及びロープ（３０）を介して光源（５）に伝
達され、光源（５）が図の左右方向に移動される。また
、同時に、モータ（２８）の回動量に応じてポテンショ
メータ（３１）の摺動子が摺動し、このポテンショメー
タ（３１）を介して燃圧レギュレータや燃料噴射弁等に
設けられたアクチュエータが自動的に操作される。

この後、光線（７）が受光手段（２４）の中心で受光さ
れ、各フォトダイオードの光量がバランスすると、光源
（５）の移動が停止される。

例えば、燃料（３）の屈折率が小さくなった場合、プリ
ズム（２２）と燃料（３）との界面での屈折率は大きく
なるので、受光手段（２４）に到達する光線（７）は、
図の引力にずれてしまう。すると、受光手段（２４）の
左側のフォトダイオードに右側よりも多量の光が入射す
る。その結果、光源（５）は図の右方へ移動され、光線
（７）も図の右側ヘシフトするので、受光手段（２４）
の各フォトダイオードの光量差は小さくなる。そして、
各フォトダイオードの光量差がなくなるとモータ（２８
）の回転が停止する。

このように、上記実施例の装置では、モータ（２８）の
回転量が、燃ｆ’１（３）の屈折率の変化量、即ち異種
燃料の混合比率の変化量に対応しており、かつこのモー
タ（２８）の回転に応じて、燃圧レギュレータや燃料噴
射弁等グ】アクチュエータが操作される。このため、従
来の制御装置（１２）を省略てき、内燃機関への燃料供
給装置全体のシステムが簡素化され、かつ安価になる。

次に、第２図はこの発明の第２実施例による燃料性状検
出装置を示す構成図である。

図において、光源（５）及び受光手段（２４）は固定さ
れており、光路構成手段（２６）の一部である反射鏡（
２５）が一端部（図の右端部）を中心に回動可能になっ
ている。反射鏡（２５）の他端部は、押圧ばね（４１）
により図の下方へ付勢されているとともに、モータ（２
８）に接続されたギヤ（４２）によりモータ（２８）の
回転に応じて上下動するようになっている。

反射鏡（２５）とプリズム（２２）との間に燃料室（２
１ａ）が形成されており、モータ（２８）、ポテンショ
メータ（３１）及びギヤ（４２）は反射鏡（２５）の下
方の空間に配置されている。また、この実施例の移動操
作手段（４３）は、差動アンプ（２７）モータ（２８）
、ギヤ（４２）及びポテンショメータ（３１）から＃Ｉ
成されている。他の構成は、第１実施例とほぼ同様であ
る。

この第２実施例の装置では、燃料（３）の屈折率が変化
して、光線（７）の受光手段（２４）への入射位置がシ
フトすると、第１実施例と同様に差動アシプ（２７）か
ら屈折率の変化量に応じた信号が出力される。これによ
り、モータ（２８）が回転すると、ギヤ＜４２）が回動
して、反射鏡（２５）の傾きが変化し、光線（７）の光
路が移動する。そして、受光手段（２４）の中心で光線
（７）が受光されると、モータ（２８）の回転が停止ト
する。モータ（２８）の回転により、ポテンショメータ
（３１）が操作され、これにより燃圧レギュレータや燃
料噴射弁等のアクチュエータが操作される。

この第２実施例でも、燃料（３）の性状変化に応じてモ
ータ（２８）が回転し、このモータ（２８）の回転に応
じて、移動操作手段（４３）により内燃機関への燃料供
給を調整するアクチュエータが操作されるなめ、上記第
１実施例と同様の効果が得られる。

次に　第３図はこの発明の第３実施例による燃料性状検
出装置を示す構成図である７ 図において一筐体（２１）には、燃料室（２１ａ）への
燃料（３）の出入口ヒなる入口用ニップル（４４）と出
口用ニップル（４５）とが接続されている。出口用ニッ
プル（４５）と燃料室（２１ａ）との間には、調整手段
としての圧力調整装置（４６）が設けられている。この
圧力調整装置（４６）は、ローブ（３ｏ）を介してギヤ
（２９）に接続されており、ギヤ（２９）の回動により
、出口用ニップル〈４５）から流出する燃料（３）の圧
力が調整されるようになっている。

また、この実施例の移動操作手段り４７）は、差動アン
プ（２７）、モータ（２８）、ギヤ（２９）及びローブ
（３０）から構成されている。つまり、この実施例では
、ポテンショメータ（３１）を介さずに、モータ（２８
）から直接的に圧力調整装置（４６）が操作される。な
お、この実施例のポテンショメータ（３１）は、燃料性
状のモニタ用や、他のアクチュエータのコントロール用
として使用される。

ここで、内燃機関で燃料（３）を最適な状襲で燃焼させ
るためには、燃ｆｌ（３）と空気との混合比が最適でな
ければならない。この最適な混合比は、燃料（３）中の
異種燃料の混合比によって変化する。従って、異種燃料
の混合比に応じて、燃料（３）の噴射量を調整する必要
がある。一方、燃料（３）の噴射量は燃料（３）の供給
圧力の平方根に比例するので、異種燃料の混合比に応じ
て燃料（３）の供給圧力を変化させれば、燃料（３）を
最適な状態で燃焼させることができる。

上記第３実施例では、第１実施例と同様にして燃料（３
）の性状の変化を検出してモータ（２８）を回転させ、
このモータ（２８）の回転に応じて圧力調整装置（４５
）を操作し、燃料（３）の供給圧力を調整している。こ
のため、燃料（３）の燃焼を常に最適状態に保つことが
できる。また、移動操作手段（４６）により、燃料（３
）の性状検出と圧力調整装置く４５）の操作とを同時に
行っているので、第１及び第２実施例と同様の効果が得
られる。

また、この第３実施例では、ポテンショメータ（３１）
を介さずに圧力調整装置（４５）を操作するので、シス
テム全体がより簡素化される。

次に、第４図はこの発明の第４実施例による燃料性状検
出装置を示す構成図である。

図において、筐体（２１）の近傍には、調整手段である
ディーゼルエンジンの燃料噴射タイマ（４８）が設けら
れている。この燃料噴射タイマ（４８）には、ゲインを
調整するための操作用ラック（４８ａ）がスライド可能
に設けられている。

モータ（２８）は、筐体（２１）外に設けられており、
ピニオン（２８ａ）が操作ラック（４８ａ）の歯にかみ
合っている。同様に、ギヤ（２９）もビニオン（２８ａ
）にかみ合っており、このギヤ（２９）はローブ（３０
）を介して筐体（２１）内の光源（５）に接続されてい
る。この実施例の移動操作手段（４７）は、第３実施例
と同様の構成である。また、他の構成は、第１実施例と
同様である。

ディーゼルエンジンにおいては、その出力は、空気を吸
入した後に噴射される燃料く３）の量によって決まる６
通常、ディーゼルエンジンの燃料（３）としては軽油が
使用されるが、軽油にアルコール系の燃料を混入して使
用することもあり、この場合、軽油のみの場合と同じ量
が噴射されると、出力が低下してしまう。従って、アル
コール系燃料の混合比率に応じて、燃料の供給量を変化
させて調整する必要がある。

上記の第４実施例では、燃料（３）の性状が変化してそ
の屈折率が変化すると、第１実施例と同様に、燃料（３
）の屈折率の変化に応じてモータ（２８）が駆動される
。そして、このモータ＜２８）の駆動により操作部材（
４７ａ）が直接操作され、燃料噴射タイマ（３５）のゲ
インが調整される。

従って、このような第４実施例においても、第１ないし
第３実施例と同様の効果が得られる。

なお、上記各実施例では、移動操作手段（３２）（４３
）　、（４７）により光源（５）を移動させたり、反射
鏡（２５）の傾きを変えたりするものを示したが、これ
に限定されるものではなく、例えば反射鏡（２５）を全
体的に移動させたり、受光手段（２４）を移動させたり
してもよい。

また、光路構成手段（２６）や受光手段（２４）の構成
も上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が
可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の燃料性状検出装置は、
移動操作手段により、光線が常に受光手段の所定値Ｗで
受光されるように光源、光路構成手段及び受光手段のう
ちのいずれか１つを移動させるとともに、その移動量に
応じて調整手段を操作するようにしたので、燃料の性状
を検出する同時に調整手段を直接操作でき、これにより
内燃機問への燃料供給装置の全体を簡素化でき、かつ安
価にすることができるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す構成図、第２図は
この発明の第２実施例を示す構成図、第３図はこの発明
の第３実施例を示す構成図、第４図はこの発明の第４実
施例を示す構成図、第５図は従来装置の一例を示す構成
図である。 図において、（３）は燃料、（５）は光源、（７）は光
線、（２６）は光路構成手段、（３２）＜４３）　、（
４７）は移動操作手段、（４６）は圧力調整装置（調整
手段）、（４８）は燃料噴射タイマ（ｙ４整手段）であ
る。 なお、 各図中、 同一符号は同−又は相当部分を 示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料中に光線を照射する光源と、前記燃料の屈折率に応
   じた前記光線の光路を構成する光路構成手段と、前記燃
   料中を透過した光線を受光する受光手段と、前記受光手
   段に接続されているとともに、内燃機関への燃料供給を
   調整する調整手段に接続されており、前記光線が常に前
   記受光手段の所定位置で受光されるように前記光源、前
   記光路構成手段及び前記受光手段のうちのいずれか１つ
   を移動させるとともに、その移動量に応じて前記調整手
   段を操作する移動操作手段とを備えていることを特徴と
   する燃料性状検出装置。