JPS62276438A - アルコ−ル混合燃料の混合比センサ - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃顆間用燃料としての石油系燃料とアルコ
ールとの混合液の混合比を検知するためのセンサに関す
る。

［従来の技術］ 内燃機関の駆動燃料となっている石油資源は将来確実に
枯渇への一途をたどる運命にある。この対応策の一つと
して、植物、石炭、天然ガス等を原料としてアルコール
をｌｉ、ＩＪ造し、ガソリン等の石油′？１源と混合す
ることによって石油資源の消費を極力抑制しようとする
計画が各地で進められている。

そして、混合液を燃料とする内燃）１関の燃焼効率を極
力高め、燃焼排気ガス中の有害物質をできるだけ少なく
するために、内燃機関に供給される空気対燃料の比率お
よび点火峙期等は厳密に制御する必要がある。そしてこ
れらの制御条件は混合液の混合比により当然に変更され
なければならない。

そこで近年では、外面を内燃機関に供給される混合液に
接触さけた透光体の一端面に発光素子と、他端面に測定
用受光素子とを対向配置させ、混合液の組成変化に伴っ
て、透光体の混合液と接触する部分での臨界角が変化す
るのを利用し、透光体内を通過した光の吊を測ることに
より、内燃別間に供給される混合液の混合比を検出する
混合比センサの提案がなされている。

この従来の混合比センサの透光体は、第４図に示すよう
に、透光体４の一方端と他方端とが、混合液を流通する
ケース２の側壁にオーリング２５を介して支持されてい
た。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、光源である発光体から透光体内で全反射
する位置までの距離は、測定用液がアルコール１００％
の場合の距離刈　＝　（ｒ−ｄ　ｔａｎθａ１）ｔａｎ
θａ２、測定用液が石油系燃料１００％の場合の距離ｙ
ｌ　　＝　（ｒ−ｄ　ｔａｎＯｓｌ）ｔａｎ（７ｓ２で
表される。ただし、ｒ−透光体の半径、ｄ−発光体から
透光体の入射面までの距離、θａ１＝アルコール１００
％の時の臨界角となる光の入射角、θａ２・・アルコー
ル１００％の時の臨界角、θｓｌ＝石油系燃料１００％
の時の臨界角となる光の入射角、θＳ２・・石油系燃料
１００％の時の臨界角を示す。

このため、発光体側の透光体の面から測定液と接触する
透光体の面までの距！ｌｔ　Ｚ　＋　　は距離刈　より
短くさ机ると共に、発光体側の透光体の面から測定液と
接触する透光体の最長とされる面までの距ｌ１１ｔ７２
は距Ｎｔｙ１　　より長くされる必要がある。

また、混合比センサの環境温度の変化により距離×１　
および距離ｙ１　　が変化することを考慮して距１ｉｆ
ｔ　Ｚ　＋　および距離Ｚ２を設定する必要がある。さ
らに、混合比センサの組付時に、発光体の取付位置が透
光体の中心軸上よりずれると、透光体内で全反射する位
置が距離Ｚ１　から距離７２の間の範囲内に収まらなく
なるため、距離ｚ１　の短縮および距離ｚ２の延長を行
なう必要がある。このため、透光体の一方端と他方端と
を、ケースの側壁で支持する従来の透光体の支持手段で
は、距離Ｚ１　から距１１１１Ｚ２の間の範囲を広げる
のは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、組付時の組付精度の許容範囲を大きく取ることがで
きるアルコール混合燃料の混合比センサの提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的をｊ構成するべく本発明は、少なくとも一側面
に石油系燃料とアルコールとの８合液を接触させる透光
体と、該透光体の一端面に配置された発光素子と、前記
透光体の他端面に配置され、前記発光素子より放射され
て前記透光体を通過した光量の測定を行う測定用受光素
子とからなり、前記混合液の組成変化に伴って、前記透
光体の混合液と接触する部分での臨界角が変化するのを
利用し、前記測定用受光素子で測定された１直により前
記混合液の混合比を検出するアルコール混合燃料の混合
比センサにおいて、前記透光体は、該透光体の−ｈ９さ
のみが、１亥透光休を支持する部材に固定されたことを
技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 上記のごとき構成を備えた混合比センサは、発光素子か
ら放射される光のうち、透光体の一端面より入射し、透
光体を通過した光は、測定用受光素子に放射され、測定
用受光素子により受光量が検出される。

この透光体を通過する光の量は、混合液の混合比に応じ
て変化するので測定用受光素−モの検出する受光量をチ
ェックづることによって混合比センサとしての役目が果
たされる。

一方、透光体の一方端のみが、この透光体を支持する部
材に固定されることにより、透光体の他方端：の支持部
材を廃＋Ｌすることができるため、発光体から測定液と
接触する透光体の面の距離の範囲を広くとることができ
、発光体の組付位置の粗付精度の許容範囲を大きく取る
ことができる。これにより、透光体内で全反射する位置
が、透光体を保持する部材等にかかるのを防ぐことが容
易にできる。

［実施例］ つぎに本発明のアルコール混合燃料の混合比センサを図
面に示す一実施例に基づき説明する。

第１図は石油系燃料であるガソリンとアルコールとの混
合比センづの側面断面図を示す。

この混合比センサ１は、ケース２、発光部３、透光体４
および測定用受光部５に大別される。

ケース２は、筒状容器の態をなし、金属または樹脂で作
られている。このケース２には、両筒端面を員いて形成
された取付は用孔２１が形成されている。この取付は用
孔２１には、−１ノ喘に発光部３、他方端に測定用受光
部５が装着されている。ケース２の内部には内部空間２
２が形成されている。この内部空間２２は測定用の混合
液の通路をなしており、ケース２の周壁に設けられた測
定用の混合液の入口継手２３および出口継手２４と連通
している。

また、発光部３および測定用受光部５の外周を支持する
部分のケース２には、オーリング２５をそれぞれ配設す
る環状溝２６が形成されており、このオーリング２５は
、内部空間２２を流通する測定用の混合液が取付は孔２
１より外部へ流出するのを防いでいる。

発光部３は、筒状の側体３１と該側体３１の一方端に形
成された底板部３２とからなる発光部ケース３３と、側
体３１の他端に取付けられた封止ガラス３４と、発光素
子である発光ダイオード３５と、温度補償を行なう補償
用フォトダイオ−ド３６とからなる。この発光ダイオー
ド３５は、透光体４のほぼ中心軸上に配置されるととも
に、この発光ダイオード３５の光軸が透光体４の中心軸
と平行となるように設けられている。このように構成さ
れた発光部３は、封止ガラス３４が透光体４の一方端の
入射面４２側に向りられ、側体３１がケース２の取付は
孔２１に嵌合されるようにケース２の一方端に取付けら
れている。

透光体４は、光学ガラス、アクリル樹脂等よりなる棒状
で、内部空間２２内に配置され、測定用の混合液と接触
する外周面４１と、発光部３が配置される側の入射面４
２と、該入射面４２の反対面で入射面４２より入射され
た光を放射する放射面４３とを有する。

測定用受光部５は、発光部３よりやや大径とされ、透光
体４のＭ川面４３側の端部を温石により固着する部材で
ある筒状の側体５１と該側体５１の一方端に形成された
底板部５２とからなる受光部ケース５３と、側体５１の
他方端に固着された透光体４の放射面４３より入射する
光の吊を測定する測定用受光素子である訓定用フォ１−
ダイオード５４とからなる。

これにより、透光体４の放射面４３側の端部が受光部ケ
ース５３に支持される。また測定用フォ１−ダイオード
５４は、受光した光分に応じ！、：電圧を出力するもの
で、側体５１内のほぼ全域面が受光面となるように底板
部５２に取付りられている。このように透光体４が取付
けられた測定用受光部５は、透光体４の入射面４２側が
発光部３の封止ガラス３４側に向けられ、側体５１がケ
ース２の取付孔にＩＮ合されるようにケース２の他方端
に取付【プられている。

以上の構成により、ｊＲ光休体の発光部３側を支持する
部材が廃止できるとともに、発光体４を支持する部分の
オーリングを廃止することができる。

これにより、測定用の混合液と接触づる透光体４の外周
面４１の軸方向長を長くすることができる。

なお、図中に示す点Ａは、ある所定温）αでのアルコー
ル１００％の時の入射面４２から入射した光が全反射を
する位置を示し、点Ｂは、ある所定温度でのカッリン１
００％の時の入射面４２から入射した光が全反射をする
位置を示す。

第２図に本発明の混合比センサの第２実施例を示す。な
お、図中において、同符号は同一物を示す。

上記実施例では透光体４を受光部ケース５３の側体５１
で支持した例を示したが、本実施例では上記実施例の透
光体４の支持部分に封止ガラス５５を取付けて透光体４
と受光部５を別体に形成し、透光体４は、透光体４のｔ
ｌｉＤＪ側４３の側部３ケース２に取（４６札だ透光体
支持部材２７に溶着して取付けられている。この透光体
支持部材２７とケース２の間にはシールパツキン２８が
配され、測定用の混合液が取付は孔２１より外部へ流出
するのを防いでいる。

また、発光部３側の取付は孔２１には、ガラス窓２つが
シールパツキン２８を介して取付けられている。

これにより、発光部３および受光部５は、ケース２の外
部に装着される。

これにより、上記実施例同様、透光体４の発光部３側を
支持する部材が廃止できるとともに、発光体４を支持す
る部分はオーリングを配設することなく透光体４を支持
することかできるため、測定用の混合液と接触する透光
体４の外周面４１の軸方向長を長くすることかできる。

第３図は本発明の第３実施例を示す。

上記実施例では透光体４の放射面４３側の９ぶ部が、受
光部ケース５３や、透光体支持部材２７に固着された例
を示したが、本実施例は透光体４の入射面４２側の端部
の外周面４１を、発光部ケース３３の側体３１の内周に
溶着により固着するものである。

本発明は、透光体４の一端が透光体４を支持する部材に
直接固定されるため、この支持する部材と透光体４の膨
張率を合わせることが望ましい。

そこで、本実施例は、透光体４を支持する発光部ケース
３３をコバール（Ｆｅ−Ｎ　１−Ｃｏ合金）で形成する
とともに、透光体４もコバールガラス（ホウケイ酸ガラ
ス）を用い、透光体４と透光体４を支持する部材の膨張
率を合わせている。なお、透光体４にソータ石灰ガラス
を用いる場合には発光部ケース３３は鉄・ニッケル合金
等を用いる。

コバールガラスは、通常使用されるソーダ石灰ガラスに
比較して、屈折率が小さい。このため、第３図に示すよ
うに、測定用液がアルコール１００％の場合の、入射面
４２から２次反射する位置までの長さ×２が、測定用液
がガソリン１００％の場合の、入射面４２から全反射す
るまでの距ｔｎｙ１　　と接近してしまう。

２次反射をする位置に、透光体４の支持する部材が配さ
れると、その２次反射が、透光体４の支持部材に吸収、
反射される問題点を備えるが、本実施例では、透光体４
の１面４３側には透光体４を支持する部材が配されない
ため、透光体４内で２次反射が発生しても、１１１定用
液の混合比を測定用ダイオード５４で正確に測定するこ
とができる。

つまり、透光体４の放射面４３側に、透光体４を支持す
る部材が配されると、透光体４内で２次反射が発生しな
いように、長さ×２より透光体４の長さが短くなるよう
に混合比センサ１を設５１する必要があったが、本実施
例のように、透光体４の入射面４２側のみで透光体４を
支持すると、透光体４内で２次反射が発生しても良いた
め、混合比センサ１の設泪を容易にすることができる。

なお、本実施例は、発光部ケース３３および受光部ケー
ス５３をケース２に溶接等の接合法で固着したもので、
これにより、発光部ケース３３とケース２の間、および
受光部ケース５３とケース２の間のオーリング等のシー
ル部材を廃止することができる。

（変形例） なお、上記実施例では透光体と、該透光体を支持する部
材との固着手段に溶着を用いたが、螺着、接着など他の
固着手段を川（１ても良い。

上記実施例では、発光体の光１袖が透光体の中心軸と平
行となるように設けた男を示したが、発光体の光軸が透
光体の中心軸と傾斜するように設けてら良い。

また、上記実施例では透光体の外周面の全周を混合液と
接触さけた例を示したが、−側面のみ接触させても良い
１゜ さらに、上記実施例では石油系燃料にガソリンを用いた
例を示したが、軽油、灯油、残油など他の石油系燃料を
用いてｂ良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は混合比センサの断面図、第２図は混合比センサ
の第２実施例を丞す断面図、第３図は混合比センサの第
３実施例を示す断面図、第４図は従来の混合比セン）ブ
の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも一側面に石油系燃料とアルコールとの混
   合液を接触させる透光体と、 該透光体の一端面に配置された発光素子と、前記透光体
   の他端面に配置され、前記発光素子より放射されて前記
   透光体を通過した光量の測定を行う測定用受光素子とか
   らなり、 前記混合液の組成変化に伴って、前記透光体の混合液と
   接触する部分での臨界角が変化するのを利用し、前記測
   定用受光素子で測定された値により前記混合液の混合比
   を検出するアルコール混合燃料の混合比センサにおいて
   、 前記透光体は、該透光体の一方端のみが、該透光体を支
   持する部材に固定されたことを特徴とするアルコール混
   合燃料の混合比センサ。 ２）前記石油系燃料は、ガソリンであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のアルコール混合燃料の混
   合比センサ。 ３）前記発光体は、前記透光体のほぼ中心軸上に配置さ
   れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載のアルコール混合燃料の混合比センサ。