JPH0493639A - 燃料性状検知装置 - 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、自動車等のエンジンに用いられるアルコー
ル混合燃料等の性状を非接触で判別する燃料性状検知装
置に関する。

〔従来の技術］ 近時、米国、欧州等の各国で、石油の消費量の低減化を
Ｖるため、ガソリン中にアルコールを混合した燃料が自
動車用として普及しつつある。

このようなアルコール混合燃料をガソリン燃料の空燃比
にマツチングされたエンジンにそのまま用いると、アル
コールがガソリンに比し理論空燃比が小さい等に起因し
て、空燃比がリーン化するため、アルコール混合燃料中
のアルコール含有率を検知して燃料噴射弁等のアクチュ
エータを制御し、アルコール含有率に応して空燃比、点
火時期等を調整する。

次に、このような従来の燃料性状検知装置について説明
する。

第６図は従来および後述するこの発明の燃料性状検知装
置における屈折率検出手段の一実施例の構成を示す断面
図で、図中の１は、例えば実開昭６２−８１０６４号公
報等で示される屈折率検出部であり、ケース１５の一端
には、発光素子１１が配置され、ケース１５の他端には
、この発光素子１１と対向して受光素子１３が配置され
、発光素子１１からの発光光は円柱状光導体１２を通し
て受光素子１３に伝達されるようになっている。

この円柱状光導体１２の外周面とケース１５の内周面と
の間には、対燃料用のシール１４により密閉されている
。

ケース１５内と円柱状光導体１２の外周面との間には燃
料通路１６を形成するように、ケース１１には燃料入口
１８と燃料出口１９が形成されている。

また、１７は発光素子１１より発せられ円柱状光導体１
２を透過する光束、３はサーミスタ等の燃温検出手段で
あり、この燃温検出手段３で検出された燃料通路１６内
の燃料温度はアルコール含有率演算手段４に送られるよ
うになっている。

このアルコール含有率演算手段４には、屈折率検出回路
２の出力も入力されるようになっている。

屈折率検出回路２は発光素子１１から発光した発光光が
受光素子１３で受光される入射光量の変化に相当した受
光素子１３の出力から屈折率を検出するものである。

この屈折率検出回路２の出力と燃温検出手段３の出力と
から、アルコール含有率演算手段４がアルコール含有率
を演算するものである。

第７図は屈折率検出回路２の出力特性、第８図は混合ア
ルコールがメタノールであり、被混合燃料がレギュラー
（Ｒｇ、）ガーソリンあるいはプレミアム（Ｐｇ、）ガ
ソリンである混合燃料の常温（２０”Ｃ）におけるアル
コール含有率−屈折率特性を示す回である。

次に従来の燃料性状検知装置の動作について説明する。

第６図において、発光素子１１からの光束１７は円柱状
光導体１２に広い立体角を持って照射され、屈折率ＮＤ
、の円柱状光導体１２の柱面と燃料通路１６内の屈折率
ＮＤｆ　の混合燃料との境界面における入射角に応して
屈折して燃料中に拡散し、あるいは、反射して受光素子
１３に入射する。

この反射する臨界の入射角は全反射角θｒと称され、ぬ
θ、＝ＮＤ、／ＮＤ、で与えられ、全反射角８１以上の
入射角をもつ光束１７は全て受光素子１３に入射する。

混合燃料の屈折率Ｎ　Ｄ　ｔはアルコール含有率Ｃ６に
応して変化するため、全反射角θ、も変化し、受光素子
１３に入射する光量が変化する。

したがって、受光素子１３にフォトトランジスタ等の入
射光量に比例した電流を生じる素子を用いて、屈折率検
出回路２で電流−電圧変換することにより、屈折率検出
回路２の出力は受光素子１３の受光光量に比例する。

いま、混合燃料がＲｇ、ガソリン中にメタノールが混合
したアルコール混合燃料である場合を例にとれば、円柱
状光導体１２に屈折率１．５２の光学ガラスＢＫ７を使
用すると、貸し　ガソリン中にメタノールが混合してい
ない状態（ＭＯ）での常温における全反射角θ１は、常
温でのＲｇ、ガソリンの屈折率的１．４２より、約θ、
＝６９’となり、メタノールｌＯＯ％の状態ＣＭ１００
）での全反射角θ７は、常温でのメタノールの屈折率１
．３３より、θ、＝４９’となる。

すなわち、ｆｉｇ、ガソリン中のアルコール含を率Ｃ１
が大きく、したがって混合燃料の屈折率Ｎ　Ｄ　。

が小さいほど全反射角θ１は小さくなり、発光素子１１
からより広い立体角で出た光束１７が受光素子１３に入
射することになって、受光素子１３の光量は増加するた
め、第７図に示すように、屈折率検出回路２の出力ＶＮ
Ｄは屈折率ＮＤ、に反比例する。

また、第８図のごとく、混合燃料中のアルコール含有率
Ｃ，は屈折率Ｎ　Ｄ　ｔ　に反比例するため、屈折率出
力ＶＮＤをアルコール含有率演算手段４に入力してアル
コール含有率Ｃ１に対応した出力を得るが、燃料の屈折
率が温度に反比例するため、燃料検出手段３により検出
された混合燃料温度Ｔ、が、同時にアルコール含有率演
算手段４に入力され、アルコール含有率演算手段４から
は温度補償されたアルコール含有率出力■Ｃ１が得られ
る。

〔発明が解決しようとする課！り しかしながら、第８図に示すごとく、被混合燃料が一種
類ではなく　、Ｒｇ、　ガソリンとＰｍ、　ガソリンの
混合物にメタノールが混合するような場合には、Ｒｇ、
ガソリンとＰｎ、　　ガソリンの屈折率の相違のため、
アルコール含有率に最大ΔＣ１の誤差を生しるという課
題がある。

さらに、各燃料の屈折率の温度特性も互いに異なるため
、アルコール混合率を精度よく検出することは不可能で
あった。

したがって、例えばＲｇ、　ガソリンとアルコールの混
合燃料にＰｍ、　ガソリンを給油したような場合は、エ
ンジンの空燃比、点火時期等の制御が不能となるおそれ
もあった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、被混合燃料が多種類の油種の混合物であって
も、その混合燃料中のアルコール含有率を、その装置の
全使用温度範囲において常に精度よく検出することがで
きる燃料性状検知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知装置は、混合燃料の屈折率
を検出する屈折率検出手段と、燃料種別設定手段と、燃
料の温度を検出する燃温検出手段と、各燃料の温度特性
の記憶手段と含有率演算手段とを設けたものである。

［作　用］ この発明の燃料性状検知装置は、Ｎ種類の燃料を混合し
た混合燃料中の燃料種別を燃料種別設定手段により設定
し、この設定したＮ１１ｉの各燃料の温度に対する屈折
率特性を記憶手段に記憶されている各燃料の温度特性を
選択し、Ｎ−１回の異なる燃料温度における混合燃料の
屈折率を検出して、その検出値と選択された屈折率特性
より、混合燃料中の各燃料の混合割合を含有率演算手段
により演算する。

〔実施例〕

以下、この発明の燃料性状検知装置の実施例を図におい
て説明する。第１図はその一実施例の構成を示すブロン
ク図である。この第１図において、第６図の従来の装置
と同一符号は、従来装置と同一あるいは相当部分を示す
。

二の第１図において、屈折率検出部１（第１図では図示
省略）、屈折率検出回路２、燃１検出手段３は第６図の
従来の装置と同一相当部であるカベ含有率演算手段４の
内容が従来の装置と異なる。

すなわち、屈折率検出回路２および燃温検出手段３の出
力はアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換
器４１に入力され、ディジタル変換されるようになって
おり、このＡ／Ｄ変換器４１の出力は入力ポート４２に
送出するようになっている。

この入力ポート４２とマイクロプロセッサ４３（以下、
μ−Ｐと略記する）ＲＯＭ４４（リード・オン・メモリ
）、ＲＡＭ４５　（ランダム・アクセス・メモリ）出力
ポート４４との間にデータの授受を行うようになってい
る。

出力ポート４４の出力はディジタル／アナログ（以下、
Ｄ／Ａという）変換器４７でアナログ変換されて含有率
演算手段４の出力として、アルコール含有率出力ＶＣ１
が出力されるようになっている。

一方、５は燃料タンク、６は燃料給油口、７は燃料給油
口６の開閉扉につけた給油検知スインチであるカベ燃料
給油口６のキャップの開閉を検知してもよい。

８はハンドル９に取り付けられた燃料種別設定パネルで
ある。

次に動作について説明する。混合燃料の屈折率Ｎ　Ｄ　
ｔは第６図で示した屈折率検出部ｌで検出され屈折率検
出回路２で屈折率出力ＶＮＤに変換され、Ａ／Ｄ変換器
４１に入力されて、入力ポート４２を介してμｍＰ４３
で読み取られる。

また、混合燃料の温度Ｔｔ　は燃温検出手段３の出力が
同様にＡ／Ｄ変換器４１でＡ／Ｄ変換され、入力ポート
４２を介して、μ−Ｐ４３で読み取られる。

さらに、給油検知スイッチ７、燃料種別設定パネル８か
らの情報が入力ポート４２を介して読み取られ、μ−Ｐ
４３からの情報が出力ポート４６を介して燃料種別設定
パネル８に与えられる。

また、第２図は含有率演算手段４におけるアルコール含
有率の演算方法を示すフローチャートである。

次に、この実施例の動作につき、第２図のフローチャー
トに沿って被混合燃料をＲｇ、ガソリンとＰＩｌｌ、　
　ガソリンを混合した燃料とし、これにアルコールとし
てメタノールを混合した場合のアルコール含有率の検出
を例にとって説明する。

第２図において、混合燃料の種類ｎ＝３で、燃料が各々
Ｒｇ、　　ガソリン、Ｐｍ、　　ガソリン、メタノール
であることはステップ１００で既に記憶されており、ス
テップ１０１で給油検知スイッチ７の出力が読み出され
、給油時か否かが判定され、給油時であれば、μ−Ｐ４
３は燃料種別設定パネル８に信号を送って、燃料種別設
定パネル８の内容を一旦リセットするとともに、ドライ
バに表示、音声等で給油燃料種別の設定を促す。

ドライバが燃料種別設定パネル８を操作して燃料種別を
設定すると、その給油燃料種ｆを読み取り、ステップ１
０２で給油燃料種ｆが既に記憶されている燃料種である
か否かを判定し、記憶されていない新たな燃料種である
場合には、これを追加する。

例えば、給油前の燃料がＲｇ、ガソリンとメタノールの
混合燃料であり、これにＰａ、　　ガソリンを給油した
場合には、新規にＰａ、ガソリンが混合されたことを記
憶するが、既にＰａ、　ガソリンが混合されていた場合
は、設定ステップを飛ばして処理される。

このような処理において燃料タンク５内に混合されてい
る燃料の種別がＲｇ、　ガソリン、Ｐｌｌ、　ガソリン
、メタノールであることが確認されると、ステップ１０
３で燃温検出インデックスｉが「１−にクリアされ、ス
テップ１０４で混合燃料温度Ｔｒｉが読み取られ、ステ
ップ１０５で以前検出した燃料温度Ｔｆｉ−１と同しか
否かが判定される。

この判定の結果、同じである場合は、ステップ１０４に
戻って、再度混合燃料温度Ｔ２．を読み取るループを構
成し、測定温度が異なる時のみ、ステップ１０６で混合
燃料の屈折率値Ｎ　Ｄ　ｔ　＋が読み出され、ステップ
１０７にて、予めＲＯＭに記憶された混合が予想される
燃料種の温度特性の内より、設定された上記ｎ＝３種類
の燃料の温度特性を読み出して、ステップ１０８で第５
図に示す屈折率温度特性値を用いて、温度ＴｆｉでのＲ
ｇ、ガソリン、Ｐｍ、　　ガソリン、メタノールの各燃
料の屈折率値ＮＤ、ｉ、ＮＤ、、、ＮＤ□が ＮＤ、ｉ・ＮＤ、。（１−α、（Ｔ、１−７０）　　Ｉ
ＮＤ、、・Ｈ，０（１−α、（ｙ、１−Ｔｏ）　　）　
　　　　・・・（１）ＮＤ□、ＮＤ、。（１−α−（Ｔ
ｆｉ−７０）　　１で求められる。

ここに、ＮＤ、。、ＮＤ、。、ＮＤ、。は各々Ｒｇ、　
ガソリン、Ｐｍ、ガソリン、メタノールの所定基準温度
Ｔ０での屈折率値、αｇ、αｐ、αｍは各々上記燃料の
屈折率の温度係数であり、したがって、屈折率温度特性
値は１種類の燃料につき２点を記憶していればよい。

さらに、ステップ１０９で燃料温度検出インデックスｉ
を混合燃料の種類数Ｃｒ＋１−１（ここではｎ＝３）と
比較し、インデックスｌがｎ−１より小さい場合は、イ
ンデックスｉをステップ１１０でインクリメントして、
ステップ１０４から１０８を繰り返し実行する。

この処理において、実施例においては、燃料温度Ｔｆｌ
における混合燃料の屈折率へＤｆ＋と３種の各燃料の屈
折率値ＮＤ、、、ＮＤ、、、ＮＤ１、燃料温度Ｔｆ２に
おける混合燃料の屈折率Ｎ　Ｄ　ｆ２と各屈折率値ＮＤ
、、、ＮＤ、□、ＮＤ１が決定される。

最後に、ステップ１１１において、混合燃料中のアルコ
ール含有率Ｃ，が上記各決定値を用いて、の２元連立−
次方程式の根として求められる。

ここで、Ｃ２はＰｍ、ガソリンの含有率である。

このアルコール含有率Ｃ，の演算結果は、第１区に示す
出力ポート４６を介し、Ｄ／Ａ変換器４７で電圧値ＶＣ
１に変換して出力される。

この場合、図示していないが、Ｐｍ、　ガソリンの含有
率Ｃ７も出力するようにすれば、含有率ＣＰに応して点
火時期等を変更する等、さらに正確なエンジン制御を行
なえるという利点がある。

すなわち、このような処理により、ｎ種の燃料の混合物
中の各燃料の混合割合が、ｎ−１の異なる燃料温度での
屈折率値の計測により、ｎ−１元連立方程式の根として
求められる。

第３図はこの発明の他の実施例の構成図であり、１０は
燃料種別判別手段であって、１０ａは燃料給油ノズル１
１の前部に設けられた発信器、１０ｂは車体の給油口６
の近傍に設けられた受信器である。

燃料給油ノズル１１から燃料が給油されると、その給油
燃料の種別が発信器１０ａより発せられ、受信器１０ｂ
で受信されて含有率演算手段４に入力され、入力ポート
４２を介して、μｍＰ４３により、上記実施例と同様、
第２図のステップ１０１〜１０２で給油燃料種別が読み
取られ設定される。

この第３図の実施例によれば、ドライバが給油燃料を設
定する手間を省けると同時に、設定間違いの危険がない
という利点がある。

第４図はこの発明のさらに異なる他の実施例の構成図で
あり、燃料通路２１の一部を小径で分岐し、分岐通路２
２に屈折率検出部１、燃温検出手段３を設置するととも
に、分岐通路２２の燃温検出手段３の上流に含有率演算
手段４により制御される燃料加熱手段２０を設置したも
のである。

この実施例では、定速走行時のように、はとんど燃料温
度が変化しない場合でも、含有率演算手段４の指令によ
り、積極的に燃料を加熱制御して燃料温度を変化させて
屈折率を検出することで、混合燃料中の各燃料の含有率
の検知が可能となるため、車両の走行状態等によらず、
迅速に各燃料の含有率を検知できるという利点がある。

なお、上記各実施例では、各燃料含有率を含有率演算手
段４により演算して出力する場合につき示したが、含有
率演算手段４をエンジン制御コンピュータユニット（Ｅ
ＣＵ）の一部としてＥＣＵにより、上記演算処理を行わ
せることが好都合である。

また、上記実施例では、屈折率検出部１に光量検出タイ
プの検出部を用いた場合を示したが、光位置検出タイプ
等の他の方式の屈折率検出部を用いてもよいことは言う
までもない。

さらに、上記各実施例では、自動車のエンジンに用いら
れるアルコール？見合燃料中のアルコール含有率を検知
する場合につき示したが、一般に多種の混合燃料中の各
燃料の混合割合の検知にも利用できることは明らかであ
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、燃料種別設定手段に
より設定したＮ種類混合された各燃料の温度に対する屈
折率特性を燃料の温度特性の記憶手段より選択し、Ｎ−
１回の異なる燃料温度における混合燃料の屈折率を検出
して、この検出値と前記選択された屈折率特性より、前
記混合燃料中の各燃料の混合割合を含有率演算手段によ
り演算するように構成したので、例えばＲｇ、　ガソリ
ンとＰｍ　　ガソリンの混合油中にアルコールが混合さ
れた場合等、多種類の混合油中にアルコールが混合され
ても、常に精度よくアルコール含有率を検出できるばか
りでなく、他の混合燃料の含有率も同時に検知できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例６二よる燃料性状検知装置
の一実施例の構成図、第２図は同上実施例のアルコール
含有率の演算方法を説明するためのフローチャート、第
３図および第４区はそれぞれこの発明の他の実施例の構
成を示すプロ・７り図、第５図は同上実施例を説明する
ための燃料の屈折率温度特性図、第６図は従来およびこ
の発明に適用される屈折率検出手段の構成を示す断面図
、第７図は屈折率検出回路の出力特性図、第８図はアル
コール濃度−屈折率特性例を示す特性図である・１・・
・屈折率検出部、２・・・屈折率検出回路、３・・・燃
温検出手段、４・・・含有率演算手段、４１・・・Ａ／
Ｄ変換器、４２・・・入力ポート、４３・・・マイクロ
プロセンサ、４４・・・ＲＯＭ、４５・・・ＲＡＭ、４
６・・・出力ポート、４７・・・Ｄ／Ａ変換器、４７・
・・給油検知スイッチ、４８・・・燃料種別設定パネル
、８・・・燃料種別設定パネル、１０・・燃料種別判別
手段、 ・・・燃料加熱手段、 ・・・分岐通路。 なお、 図中同一記号は、 同一または相当部分を 示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｎ（Ｎは正の整数）種類の燃料が混合された混合燃料
   の屈折率を検出する屈折率検出手段と、少なくとも前記
   Ｎ種類の各燃料の温度に対する屈折率特性をあらかじめ
   記憶する記憶手段と、燃料種別設定手段と、燃料温度検
   出手段と、前記燃料種別設定手段の出力により前記Ｎ種
   類の各燃料の温度に対する屈折率特性を選択し、Ｎ−１
   回の異なる燃料温度における前記混合燃料の屈折率を検
   出した検出値と前記選択された屈折率特性より、前記混
   合燃料中の各燃料の混合割合を演算する含有率演算手段
   を備えた燃料性状検知装置。