JPS59210345A - アルコ−ル−ガソリン混合物の組成の測定方法及び装置 - Google Patents

アルコ−ル−ガソリン混合物の組成の測定方法及び装置

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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】 本発明は、種々のアルコール含量を有する燃料混合物全
供給したエンジンの自動制御に適したアルコール−ガン
リン混合物の組成を測定する方法及び装置に関する。
将来市販される種々の燃料を用いるために、多成分燃料
を用いる融通性のあるまた多目的なエンジンは、異なっ
た燃料、又は異なつ外燃料処方の混合物に適合し、そし
て他方では燃料／空気比及び燃焼を自動的に調節する統
合した系を有すべきである。
本発明の本質的な目的は、これらの種々の要求を満たす
ことである。
かくして提示された問題を解決するために１本発明は、
アルコール−ガソリン混合物の組＃：を測定する方法に
於いて、光線を混合物を通して放射しそしてこの光線が
混合物によって吸収される度合を近赤外に相当する波長
範囲で選ばれた少なくとも一つの波長で測定し、この吸
収産金混合物のアルコール含量に関連させる方法を提供
する。
近赤外という用語は、０．７〜１．７ミクロン（７００
〜１７００ナノメートル間の波長に相当する光スペクト
ル帯域と理解すべきである。
仏国特許第２，４８７，０１０号及び”　ＰｏｌｙｔＱ
ｃｂｎｉｓｃｈＴｉｊｄｓｃｈｒｉｆｔ　Ｗｅｒｋｔｕ
ｉｇｈｎｕｗ　ｌ′の第６６巻第６号の１１７〜１２２
頁表題”　ｐｒｏｂｌｅｅｍｌｏｚｅｔｎｅｐａｓｓｉ
ｎｇ　ｖａｎ　ａｌｃｎｂｏｌｂｅｎｚｉｎｅ−ｍｑｎ
ｇｓｅｌｓ　ｊ、ｎａｕｔｏ’ｓ”（１９８１年６月発
行）には、燃料中のアルコール含有百分率を測定する装
置が記載されている。この装置はガラスカラム中の光伝
導を用いるが、しかし近赤外での燃料による吸収光を規
定しない。更に一般には、この混合物の組成を測定する
ためにアルコール−ガソリン混合物による近赤外での光
吸収を用いることは、従来技術では知られていない。
この従来技術は、米国特許第４，３６９，７３６号、第
３，９９６．７８５号、第４，０３１，８６４号、第４
．３２１，４６５号、および英国特許第１．５５４．３
０９号で示される。
更に特に１本発明は、アルコール−ガソリン混合物を供
給した燃焼エンジンの操作パラメーターを自動的に調節
する方法に２いて、光線をエンジンに供給される混合物
を通して放射し、この光線が混合物によって吸収される
程度は近赤外に相当する波長範囲で選ばれた波長帯域で
？ｌ＋＋＋定し、そして二ンジ／の操作パラメーターの
調節はかくして測定される吸収展の関数として制御する
方法全提供する。
本発明の第一の態様に２いては、吸収度は９００〜１．
０００ナノメーター（１ナノメーター＝１０−９メート
ル）の間の波長で測定される。
本発明の第二の態様においては、吸収板は１．４００〜
１．６００ナノメーターの間の波長で測定される。
更に本発明の範囲内で、該第−の光線の混合物による吸
収板は、おそらく第一の光線と同じ光源を有する第二の
光線の対照流体例えば純粋アルコール、又は既知組成の
アルコール−ガソリン混合物による吸収板と比較される
。
本発明は、同様に、アルコール−ガソリン混合物１例え
ば供給物の空気／燃料比、点火促進剤、未燃焼気体の再
循環割合を供給したエンジンの如き燃焼ユニットの少な
くとも一つの操作パラメーター全自動的に調節するのに
使用可能な装置において、この装置はエンジンに供給さ
れる混合物が流れるセルを通して光線を放射する光源を
有するセンサー、及びセルを通して流れる混合物によっ
てこの光線が吸収される程度を、近赤外に相当する波長
範囲で選ばれる少なくとも一つの波長について測定する
手段を含み、この測定手段は測定される吸収板の関数と
しての信号を伝えるものである装置全提供する。
本発明は、更に特に、該測定手段が、該１Ｉｌｌ定手段
によって伝えられる該信号の関数としてエンジンの少な
くとも一つの操作パラメーターを調節する手段に連結さ
れている、上記の如き装置に関する。
一つの態様においては、この装置は、該センサーが燃料
計臓器をエンジンに連結する供給配管中の燃料ポンプと
直列に配置され、貯臓器が貯臓器中の燃料の容量増加全
翻訳する信号を発生させるために適合された燃料ゲージ
を備え、そして貯臓器への戻り配管へ向うバイパス導管
が供給配管中に配置されそしてバイパス全制御する手段
に連結され、これらの制御手段は所定時間中ケ゛−ジか
ら送られそして貯臓器中の燃料の容量増加に関連する制
御信号を受けるのに活性化されるのに適していることを
特徴としている。
本発明全添付した図で説明する。
第１図は、内燃エンジンの操作を自動的に調節するのに
適した本発明に従う装置の単純化した一般図でるジ、 第２図は、燃料混合物の組成を測定するためのセンサー
の一態様全示し、 第６図は、センサーと連動された電気回路を図式的に示
し。
第４図は１本発明の装置に用いられる光放射光ダイオー
ドの放射曲線を示し。
第５図は、波長の関数としての、燃料混合物の種々の成
分についての光伝導の％全示し、そして第６図は、第６
図に示したものの如き測定手段の補正曲線の一例を示す
。
添付図は１本発明の一態様を示すものである。
本発明の一態様を図式的に示す第１図に於いて、参照符
Ｍは、ガソリン混合物Ｐ及び燃料のアルコール含量を測
定する装置３を配置した配管２全通して貯臓器１から燃
料が供給されるエンジンを示す。貯臓器１中の燃料レベ
ルは、ケゞ−ジ４によって測定される。空気供給は、こ
の供給量全調節するための電磁弁８を配置したヒーター
７を通過する配管６によって空気フィルタ−５全通して
行われる。この供給は、センサー９によって測定される
。エンジンによって回転されるはずみ車１２と連動する
他のセンサー１０及び１１は、各々エンジンの回転速度
及び各エンジン　サイクルについての各シリンダー中の
頂部死点を通るピストンの通過を測定する。
燃焼センサー１３は、ピンキング又はノッキング現象が
現われたときの異常燃焼サイクルを測定する。
排出気体に配置された探査子１４は、これらの気体が化
学量論量の燃料−空気混合物の燃焼に起因するかどうか
を測定する。
上記のそして図中文字Ｃとして示される種々のセンサー
からの指示は、エンジンの燃焼回路１６を制御するため
の手段１５及び電磁弁８へ調整信号を伝送するマイクロ
−プロセッサー型の自動データ処理手段（計算器）に送
られる。
この自動データ処理手段（計算器）は１例えば米国特許
第４．１２０．２７２号に記載されている方法に従って
、特にセンサー１ｏ、ｉｉ及び１３がら受ける信号の関
数として、ピンキング現象を回避しながら最適値までの
燃焼を自動的に調節するのに適している。
燃料中のアルコールの％を測定するセンサー３は、その
測定信号を導線１８全通してプロセッサー（計算器）に
送る。
この測定は、連続的に又は断続的に行われる。
この後者の場合、最後の測定結果をプロセッサーに貯臓
し、肝臓器１の各再補充後新たな測定を行なう。
このためには、ケ゛−ジ４は、肝臓器１中の燃料レベル
の各増量ごとにプロセッサーに連動する制御手段に信号
を伝えるように適合される。
プロセッサーは１次に導線１９全通して、ポンプＰの出
口で供給配管２に配置された三方電磁弁２０を作動し、
この電磁弁は肝臓器１へ連結されたバイパス２１を開さ
、プロセンサーで規定された所定時間（例えば１〜２分
間）、配管２及び肝臓器への戻シ配管２１全通して閉鎖
回路中を燃料音流れさせる。
この操作は、得られるべき肝臓器１及び配管中の燃料組
成物を均質化し、そして所定時間の終りに、ゾロセッサ
ーは電磁弁２０に信号分送り、肝臓器への戻りバイパス
配管２１を閉じ、エンジンに燃料全供給する。
センサー３によって遂行されそして導管１８全通して送
られたアルコール含量の測定は１次にゾロセッサーに記
憶され、そこで燃料での肝臓器１の予備的再補充後に、
前に貯臓された値と置換される。
同様にセンサー３′ｆ：配管２１に配置することもでき
る。
燃料混合物の組成を測定するためのセンサー３の一つの
態様を示す第２図に於いて、参照符２２は軽質合金ブロ
ックから形成されるこのセンサーの本体を示す。このブ
ロックは、穴２３があけられており、その中に赤外（平
均波長９４０ナノメーター）の光線２５を放射するゼネ
ラル　インストルメント社のＬＥＤＭＥタイプ７１２４
の光放射ダイオードにより形成される光源２４が収容さ
れている。この光線は、ブロック２２中の他の二つの穴
２８及び２９の又差位置に支持体２Ｔで担持された平行
面の半反射分離板２６によって、二つに分割される。こ
れら二つの穴の軸は直角であり。
穴２８の軸は穴２３のそれと一致している。
光線２５の一部は、測定セル３１を通して光トランジス
タ−３０の如き第一の光学計に反射される。放射された
光線を僅か弱く吸収する材料からツクラれている窓３２
を有するこの測定セル３１は、エンジンに供給されるア
ルコール−ガソリン混合物を通過させるためにエンジン
の燃料供給回路の配管２に連結された入口及び出口配管
、各々３３及び３４全備えている。フィルター３１は、
センサーの入口配管中に配置される（第６図）、光線２
５の他の部分は、反射せずに分離板２６を通して通過し
て、そして窓３８を有しそして好ましくは測定セルと同
じものであるが、しかし既知の組成の対照液体、例えば
純粋なメタノールＣＨ３０Ｈ’ｆ金含有るセル３６全通
して光トランジスタ−３５の如き第二の光学計に達する
。
更に本発明の範囲内で、好１しくけ１組成が判っている
アルコールとガンリンの混合物で充満されたとき測定セ
ルが有するもと実質的に同じ既知の吸収特性を有する簡
単なフィルターで、この対照セル金製キ換えてもよい。
測定セル３１全通して流れる液体による、ぞして対照セ
ル３６中に含まれる液体による放射線の各々の吸収度の
組成物が、二つの入口が光トランジスタ−３０及び３５
（第３図）に各々連結される応差増幅器３９によって提
供される。
との応差増幅器３９によって送られる測定信号Ｓは、導
線１８を通してプロセッサーに伝送される。
参照符子Ｖが電圧源（例えば１ｏボルト）を示す第６図
は、更に放射光ダイオード２４によって生成する光流の
自動的制御が如何にして達成されるかを図式的に示すも
のである。この目的のために、フォローアー型へ〇の増
幅器は対照光トランジスター３５の放射器に連結される
。応差増幅器３９の二つの入口の一つに適用されるこの
フォローアーの出口信号は、第二の入口末端が対照電圧
ＶＲに運ばれる操作増幅器を備冬るサーボシステムの第
一の入口に伝送される。操作増幅器Ａ１の出口末端は、
フォローアーＡｚｋ介して、放射器が放射ダイオード２
４に連結されているトランジスターの底部に連結されて
いる。
この制御システムは、以下の如く操作する。即ち、対照
セル３６と連動している光トランジスタ−３５によって
送ら扛る電圧が低下する（ダイオード２４の老化の故に
又は対照セル３６の窓の汚れの故に）と、このダイオー
ドによって放射される光流を所望の水準に再確立するた
めに、操作増幅器へはこの電圧と対照電圧■８との間の
差に依って、放射ダイオード２４の供給電圧の増大を制
御する。
第４図は、センサー３の放射ダイオード２４用に用いら
れる光ダイオード（フォト−ダイオード１、Ｒ，ＭＥ　
７１２４　）の特徴的放射曲線を示す。この図に於いて
、波長λ（ナノメーター）は横軸に示し、相対放射外は
縦軸としてプロットされる、第５図は、波長λ（ナノメ
ーター）の関数として種々の燃料混合物成分についての
光伝達の％を示す。
応差増幅器３９によって送られる測定信号Ｓは。
入力信号の差に比例する。二つのセル３１及び３６両方
が対照液体（ＣＨ３０Ｈ）　ｆ：含有するとぎこの増幅
器のゼロを調整し、そして測定セル３１が純粋なガソリ
ンポンプし、対照セル３６が純粋なメタノール全含有す
るときフルスケールでのこの増幅器３９の増進調整が行
われる。
第６図は、第６図に示したものの如きセンサーについて
の補正曲線を示す。
この曲線は、メタノール％ＣＨ３０Ｈの関数としてのゾ
ロセラ丈−（計算器）へ送られる測定信号の値を与える
。
例として、メタノール−ガソリン混合物から形成される
燃料について、もし■、が給油所で行なわれる補給前の
貯蔵器中に含有される密度Ｄ□の混合物１の容量を示す
ときは、そしてもし■２がポンプで送られる混合物２の
容量を示すときは。
（Ａ／Ｆ）１及び（Ａ／Ｆ”）２はそれぞれ混合物１及
び２の特徴的化学量論比であり、貯蔵器中で得られる生
成混合物の１［ｖ３１　Ｄ３及び（Ａ／Ｆ）３は％存置
測定の相間関係： ＶＩＤｌ　（Ａ／Ｆ）　１　＋Ｖ２Ｄ　２　（Ａ／Ｆ　
）２　＝　Ｖ３Ｄ３　（Ａ／Ｆ　、）３　　　（＋）加
えてｉ　■１＋■２ユ■３　（０，４％以内）（２）に
よる前述のものに関連する。
この自動データ処理手段（計算器）は、各補給後、初期
値（Ａ／Ｆ）ｌ　ｔ　Ｖｌ及びＤｌからそして行われる
補給を特徴づける１ｉｉＩ　（八／Ｆ）２１■２及びＤ
２から、三つの上記関係ｆｌｙ、　（２１及び（３）全
基礎として、得られる混合物３の値（Ａ／Ｆ）３、■３
及びＤ３に測定するのに適合される。
更に本発明の範囲内で、分離板以外の光線分離手段も用
いられ、この手段は入射光線を少なくとも二つの他の光
線に分離するように適合される。
かかる手段は、例えばＹ型の光ファイバーであるか、又
は例えば振動鏡又は同じ種類の他の装ｆｉｆｆｉｋ用い
て入射光線全周期的に偏向させることである。
同様に、好捷しくは実質的に同じ特性を有する二つの異
なった光源を用い、これら光源の一つは測定セルに放射
し、そして他のものは対照セルに放射する。
本発明は、アルコール−ガソリン混合物以外の混合物に
、特に少なくとも一種の酸素化生成物及びガソリンを含
有する混合物にも適用することができる。
４、添付１１ｊ′Ｉ必楠閏町説明 第１図は、本発明装置の一般図であり、第２図は燃料組
成測定のためのセンサーの一態様を示し、第６図は電気
回路を図式的に示し、第４図は光ダイオードの放射曲線
全示し、第５図は燃料成分の光伝導％全示し、そして第
６図は測定手段の補正曲線の一例である。
エンジン　　　　　Ｍ ガソリンポンプ　　Ｐ 貯臓器　　　　　　１ 配管　　　　　　　２，６，２１，３３．３４アルコー
ル含量測定装置 燃料レベルゲージ　４ 空気フィルター　　５ ヒーター　　　　　　７ 電磁弁　　　　　　８ センサー　　　　　９．１０．１１ はずみ車　　　　　１１２ 燃焼センサー　　　１３ 探査子　　　　　　１４ 燃焼回路制御手段　１５ 燃焼回路　　　　　１６ 導線　　　　　　　１８．１９ 三方電磁弁　　　　２０ センサ一本体　　　２２ 穴　　　　　　　　　　　　２３，２８．２９光線　　
　　　　　２５ 分離板　　　　　　２６ 支持体　　　　　　２７ 光トランジスタ−３０，３５ セル　　　　　　　３１．３６ 窓　　　　　　　　　　　　　３２．３８応差増幅器　
　　　３９ 光ダイオード　　　２４ 代理人　　浅　村　　　晧 ＦＩＧ、６ “′“　　　ＣＨ３０Ｈ％ 手続補正書（睦〕 昭和５９年Ｉｎ　１口 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５９年１、ンｒ１Ｍ第４０２７２　　号２、発明の
名称　アヤヨー７．−イツ１，７混合物。
組成の測定方法及び装置 ３、補正をする者 事１′１・との関係　０ｉｉ′ｌ出願人４代理人 ５、補正命令の１ヨ１イ］ 昭和　　年　　月　　日 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５９　　年持こ′１願第　　４０２７２　　　＠３
、補正をする者 事１′１・との関係　持１１′１出願人住　　所 ４、代理人 昭和５９　、；ｐ　　ｓ　月　２９日 ６、補正により増加する発明の数

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）混合物全通して光線を放射し、この光線が混合物
    によって吸収される程度を少なくとも一つの波長で測定
    するアルコール−ガソリン混合物の組成を測定する方法
    において、該波長は近赤外に相当する波長範囲で選びか
    つ吸収度は混合物のアルコール含量に関係する測定方法
    。
  2. （２）　　アルコールーガンリン混合物を供給した燃焼
    エンジンの操作パラメーター全自動的に調節する方法に
    おいて、光線をエンジンに供給される混合物を通して放
    射し、この光線が混合物によって吸収される程度は近赤
    外に相当する波長範囲で選ばれた波長帯域で測定しそし
    てエンジンの操作パラメーターの調節はかくして測定す
    る吸収度の関数として制御する方法。
  3. （３）　　吸収度を９００〜１０００ナノメーターの間
    の波長で測定することを特徴とする上記第１及び２項い
    ずれか一つに記載の方法。
  4. （４）　　吸収贋金１４５０〜１６００ナノメーターの
    間の波長で測定すること全特徴とする上記第１及び２項
    いずれか一つに記載の方法。
  5. （５）第二の光線を純粋なアルコールの如き対照液体又
    は他のいずれかの対照流体全通して放射する、上記第１
    項記載の方法。
  6. （６）　　ガンリン、例えばアルコール−ガソリン混合
    物１例えば供給物の空気／燃料比５黒火促進剤。 未燃焼気体の再循環割合を含む混合物を供給したエンジ
    ンの如き燃焼ユニットの少なくとも一つの操作パラメー
    ターを自動的に調節するのに使用可能な装置において、
    該燃焼ユニットに供給される混合物が流れるセルを通し
    て第一の光線を放射する光源を備えたセンサー、及びセ
    ルを通して流れる混合物によってこの光線が吸収される
    程度を近赤外に相当する波長範囲で選ばれる少なくとも
    一つの波長について測定する手段とを更に備え、この測
    定手段は測定される吸収度の関数としての信号を伝える
    ものである装置。
  7. （７）該測定手段は、該測定手段によって伝えられる該
    信号の関数としてエンジンの少なくとも一つの操作パラ
    メーターを調節する手段に連結されている上記第６項記
    載の装置。
  8. （８）　　該センサーは、燃料貯臓器をエンジンに連結
    する供給配管中の燃料ポンプと直列に配置され、該肝臓
    器は貯臓器中の燃料の容量増加を翻訳する信号を発生さ
    せるために適合された燃料ゲージを備え、そして肝臓器
    への戻り配管へ向うバイパスバルブが供給配管中に配置
    されそしてバイパスを制御する手段に連結され、これら
    の制御手段は所定時間中ゲージから送られそして貯臓器
    中の燃料の容量増加に関連する制御信号を受けるのに活
    性化される如く適合される。上記第７項記載の装置。
  9. （９）　　該センサーが、該燃焼ユニットに供給される
    混合物が流れる測定セルを通して光線が通過した後、光
    源により放射される光線の少なくとも一部金受ける第一
    の光度計、及び光線が第二の対照セルを通過後、光源に
    より放射される光線の少なくとも一部を受ける第二の光
    度計から成る、上記第６項記載の装置。 ００）　　対照セルが測定セルと同じであり、そしてこ
    れは対照液体を含有する。上記第９項記載の装置。 ０υ　該対照流体がアルコールである。上記第１０項記
    載の装置。 （］２）　　光源によって放射される光線を分離するゾ
    レートを更に備えている、上記第９項記載の装置。 ｔ１３）　　投射光線を少なくとも２つの他の光線に分
    離する手段全史に備える。上記第９項記載の装置。
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