JPS63313065A - 異種燃料混合比率検出装置 - 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］ 本発明は、異種燃料の混合体を燃料として作動しうる内
燃機関へ供給されろ異種燃料の混合比率を検出する装置
に関し、特に、例えばガソリンとアルコールとの混合体
を燃料として作動しうる自動車用内燃機関へ供給される
ガソリンとアルコールとの混合比率の変化に応じての燃
料噴射量、燃料噴射タイミングおよび圧縮比等を最適制
御するための検出装置として用いて好適の異種燃料混合
比率検出装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、自動車用エンジン等では、ガソリンを燃料とし
て作動するものが多いが、近年、ガソリンにアルコール
を混入させたものを燃料として作動するエンジン（アル
コール／ガソリン混合型エンジン）や、ガソリンに替え
てアルコールを燃料として作動するエンジン（アルコー
ル専用エンジン）も開発されている。

ところで、ガソリンの給油施設は広く普及して１いるが
、アルコールの給油施設の普及率は現状では極めて僅か
なものである。したがって、このようなアルコール専用
エンジンの場合には、燃料の給油を確実に行なえずしば
しば燃料切れを生じる恐れがある。

一方、アルコールをガソリンに混入させたものを燃料と
するアルコール／ガソリン混合型エンジンの場合には、
アルコールとガソリンとの各種燃料特性が異なるため、
アルコールとガソリンとの混合比率が変化するとエンジ
ンの適正状態での作動に支障をきたす恐れが生じる。

そこで、アルコールとガソリンとの混合比率が変化して
もエンジンが適切に作動するように、混合比率に応じて
エンジンの制御を行なうようにすることが考えられ、例
えば、アルコールとガソリンとの混合比率に応じて、燃
料噴射量、燃料噴射タイミングおよび圧縮比等を最適な
ものに制御することが考えられる。

このためには、まず、燃料としてのアルコールとガソリ
ンとの混合比率を検出しなくてはならず。

従来よりこのようなアルコールとガソリンとの混合比率
を検出する異種燃料混合比率検出装置としてのアルコー
ルセンサが種々考えられている。

このようなアルコールセンサとしては、例えば、アルコ
ールとガソリンとの混合体において、その混合比率と光
の屈折率との相関関係を利用したものとして、オプティ
カルセンサを燃料流路内や燃料タンク内等に設置して、
混合燃料内での光の屈折率を測定しこれに基づき混合比
率を算出するものが考えられている。

また、他のアルコールセンサとして、その混合比率と誘
電率との相関関係を利用したものとして、静電容量セン
サを燃料流路内や燃料タンク内等に設置して、混合燃料
内での誘電率を測定しこれに基づき混合比率を算出する
ものも考えられている。

さらに、他のアルコールセンサとして、その混合比率と
マイクロ波減衰率との相関関係を利用したものとして、
マイクロ波減衰率検出方式も考えられている。

なお、エンジンが所要の出力を得られるアルコールとガ
ソリンとの混合比率（全体量に対するアルコール量の割
合）の範囲としては、例えば０〜８５％程度が要求され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述の各アルコールセンサでは、それぞれ検
出する物理量、つまり、光の屈折率、誘電率およびマイ
クロ波減衰率が、燃料の温度変化に伴い微妙に変化する
ため、極めて精度の高い燃料温度センサの併設を必要と
する他、この燃料温度センサの検出値に基づく温度補正
手段も要することになる。しかしながら、上述のオプテ
ィカルセンサ、静電容量センサおよびマイクロ波減衰率
センサやこの精度の高い燃料温度センサの構造が複雑で
あると共に高価であるため、アルコール／ガソリン混合
型エンジンを実用化する上で問題となっている。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、簡素な構造でしかも低コストで製造できアルコール／
ガソリン混合型エンジンをはじめとした異種燃料の混合
体によって作動しうる内燃機関の実用化に寄与できるよ
うな異種燃料混合比率検出装置を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ このため１本発明の異種燃料混合比率検出装置は、異種
燃料の混合体によって作動しうる内燃機関の燃料タンク
内または燃料供給路内において、第１の位置と第２の位
置との間の一定のストロークを燃料の粘性抵抗を受けな
がら移動しうる移動体と、同移動体を上記第１の位置に
保持する保持手段と、同保持手段に抗して上記移動体を
上記第１の位置から上記第２の位置に駆動する駆動手段
と、同廓動手段の作動開始により上記移動体が上記第１
の位置から上記第２の位置に到達するまでの応答時間を
検出する応答時間検出手段と、上記移動体近傍の異種燃
料の混合体の温度を検出する温度センサと、上記応答時
間検出手段で検出された応答時間信号に基づき上記異種
燃料の混合体の粘度を算出する粘度算出手段と、同粘度
算出手段で算出した粘度信号と上記温度センサで検出さ
れた温度信号とに基づいて上記異種燃料の混合比率を算
出する混合比率算出手段とが設けられたことを特徴とし
ている。

［作　用］ 上述の本発明の異種燃料混合比率検出装置では。

燃料タンク内または燃料供給路内において、移動体が駆
動手段の作動開始により駆動されると、上記移動体は異
種燃料の混合体の粘性抵抗を受けながらその粘度に応じ
た応答速度で第１の位置から第２の位置へ到達し、この
移動に要する時間（応答時間）が応答時間検出手段で検
出される。一方、温度センサにより上記移動体近傍の異
種燃料の混合体の温度が検出される。そして、粘度算出
手段で、上記応答時間検出手段で検出された応答時間信
号を受けてこの応答時間信号に基づき上記異種燃料の混
合体の粘度が算出される。さらに、混合比率算出手段で
、上記粘度算出手段で算出された粘度信号と上記温度セ
ンサで検出された温度信号とを受けてこれらの粘度信号
と温度信号とに基づいて上記異種燃料の混合比率が算出
されて、この結果、異種燃料の混合比率が検出されたこ
とになる。

［実施例］ 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１，２図はその第１実施例としての異種燃料混合比検
出装置を示すもので、第１図はその全体構成を示す模式
図、第２図は本装置の設置例を示す燃料タンクの模式的
な縦断面図であり、第３図はその第２実施例としての異
種燃料混合比検出装置の全体構成を示す模式図である。

なお、第３図中において第１図中に示す符号と同符号の
ものは同様の部材を示す。

さて、各実施例にかかる異種燃料混合比検出装置は、ア
ルコールとガソリンとの混合体を燃料とする自動車用の
内燃機関（アルコール／ガソリン混合型エンジン）に適
用されるものであるが、まず本発明の第１実施例につい
て説明する。

本実施例の異種燃料混合比検出装置は、一部にソレノイ
ドバルブを利用しており、第１，２因に示すように、燃
料タンク５の底部にソレノイドバルブ１が設置されてい
る。

このソレノイドバルブｌは、燃料タンク５に液密に固定
されたケーシング２と、このケーシング２に対して上下
方向へ進退可能にそなえられたプランジャ８と、このプ
ランジャ８の上端にプランジャ８と直交して設けられ通
常バルブとして作用する円板状の移動体４と、この移動
体４をプランジャ８とともに第１の位置（最上方位置）
に保持する保持手段としてのスプリング７と、移動体４
をプランジャ８とともに第２の位置（最下方位置）へ駆
動する駆動手段としてのソレノイド６とから構成されて
いる。

なお、プランジャ８とケーシング２との間には、燃料タ
ンク５の底部を液密化するためのシール装置を有しプラ
ンジャ８を上下方向に案内するプランジャ用ガイド２ａ
が介装されていて、スプリング７は、このガイド２ａと
プランジャ８に形成されたつば状部分８ａとに上下端部
をそれぞれ係止されて介装されている。また、ソレノイ
ド６は。

エンジン作動時には適当な時間間隔で入切されるように
なっている。

また、燃料タンク５内には、円板状の固定板３が円板状
の移動体４と対向して水平にそなえられている。特に、
この固定板３は、移動体４が第１の位置にいる状態で移
動体４との間の隙間が小さくなるように、移動体４と接
近して固定されており、移動体４の応答移動時に燃料か
ら受ける粘性抵抗の影響をより明確に検出できるように
ている。

さらに、移動体４とケーシング２とには、移動体４が第
２の位置を取ったときに初めて接触しうるスイッチＳＷ
が設けられている。このスイッチＳＷは、移動体４の下
部に取付けられた上部端子と、ケーシング２の上部に取
付けられた下部端子とからなっている。

そしで、プランジャ８およびケーシング２にはそれぞれ
ｆｆｉ線の一端が接続されていて、各電線の他端は、移
動体４の第１の位置から第２の位置への応答時間（移動
に要する時間）を検出する応答時間検出手段としてのス
イッチ連動式タイムカウンタ１０へ接続されている。し
たがって、スイッチＳＷの上部端子は移動体４とプラン
ジャ８と電線とを通じてタイムカウンタ１０へ接続され
、スイッチＳＷの下部端子はケーシング８と電線とを通
じてタイムカウンタ１０へ接続されている。そして、タ
イムカウンタ１０では、ソレノイド６への入力開始時に
この入力開始信号を受けてタイムカウントを開始しスイ
ッチＳＷの開成によりタイムカウントを終了して移動体
４の応答時間を検出するようになっている。

さらに、タイムカウンタ１０で検出された移動体４の応
答時間情報を受けてこの応答時間情報に基づき異種燃料
の混合体の粘度を算出する粘度算出手段１１がそなえら
れる。

また、移動体４の近傍には、異種燃料の混合体の温度を
測定する温度センサ９が設置されている。

そして、粘度算出手段１１で算出された混合体の粘度情
報と温度センサ９で検出された混合体の温度情報とに基
づいて異種燃料の混合体の混合比率を算出する混合比率
算出手段１２がそなえられている。

なお、上述の混合比率算出手段１２における混合比率の
算出手段は、以下の考えに基づくものである。

つまり、アルコールの粘度（粘性度合または粘性係数）
とガソリンの粘度とは相違するものであるため、これら
アルコールとガソリンとの混合体の粘度はその混合比率
によって異なり、混合体の粘度とその混合比率との間に
は一定の相関関係がある。また、粘度は流体の温度にも
依存するため。

混合体中の粘度とその混合比率との間の相関関係は、ア
ルコールとガソリンとの混合体の温度ごとに異なること
になる。したがって、例えば混合体の温度ごとの相関関
係（粘度と混合比率との間の相関関係）を用いることに
よって、各温度状態において混合体の粘性度合からその
混合比率を算出することができる。

なお、この混合比率算出手段１２は、エンジンの電子制
御ユニット（ＥＣＵ）１３に接続されている。なお、１
！子制御ユニツト１３では、混合比率算出手段１２から
の混合比率情報に基づき、各混合比率において最適のエ
ンジン制御を行なうようになっている。このような制御
には、例えば、燃料タンク５から図示しない燃料通路を
介して吸気通路へ燃料を噴出する図示しない燃料噴射弁
における燃料噴射率や燃料噴射タイミングの制御および
燃焼室内の圧縮比等の制御がある。

なお、上述の混合比の検出が所定の時間間隔で自動的に
行なわれるように、ソレノイド６へのオン・オフ信号が
コンピュータ等から発せられて、ソレノイドバルブ１が
その作動を制御されるようになっている。

本発明の第１実施例としての異種燃料混合比率検出装置
は□、上述のごとく構成されているので、例えばアルコ
ールとガソリンとを混合してエンジンに供給する場合、
燃料タンク５で、適当な時間間隔で混合燃料の粘度が測
定され、これに基づき混合比率が算出される。

つまり、適当な時間間隔でソレノイド６が入力されると
、スプリング７により第１の位置に保持されていた移動
体４が、駆動されて第１の位置から第２の位置へと移動
する。この時、移動体４は異種燃料の混合体によって粘
性抵抗を受けながらその粘性度合（粘度）に応じた速度
で第１の位置から第２の位置へと移動する。そして、こ
の移動に要する時間、つまり、応答時間が応答時間検出
手段とししてのタイムカウンタ１０で検出される。

そして、粘度算出手段１１において、応答時間検出手段
１０で検出された応答時間情報に基づき、異種燃料の混
合体、つまり、アルコールとガソリンとの混合体の粘度
が算出される。

一方、温度センサ９により上記移動体近傍の異種燃料の
混合体の温度が検出される。

そして、混合比率算出手段１２で、粘度算出手段１１で
算出した混合体の粘度情報と温度センサ９で検出された
混合体の温度情報とを受けて、これら混合体の粘度情報
と温度情報とに基づいて異種燃料（アルコールとガソリ
ン）の混合比率が算出され、異種燃料の混合比率の検出
がなされる。

このようにしてアルコールとガソリンとの混合比率が算
出された後、このアルコールとガソリンとの混合比率情
報が混合比率算出手段１２から電子制御ユニット１３に
取り込まれて、電子制御ユニット１３において、この混
合比率情報に基づき、各混合比率において最適のエンジ
ン制御、例えば燃料噴射率、燃料噴射タイミングおよび
圧縮比等がそれぞれ最適になるように制御が行なわれる
。

このような粘度の算出による異種燃料の混合比検出は既
存のソレノイドバルブを利用して比較的簡素に構成でき
、従来の各センサ等に比較して低コストで装備できる利
点がある。したがって１本実種燃料混合比率検出装置が
、簡素な構造でしかも低コストで製造できるようになり
、アルコール／ガソリン混合型エンジンをはじめとした
異種燃料の混合体によって作動しうる内燃機関の実用化
に寄与できるという利点がある。

なお、本実施例では、異種燃料混合体としてアルコール
とガソリンとの混合体を例に説明したが、本異種燃料混
合比率検出装置は、これらの混合体に限らず他の種々の
燃料の混合体にも適用できるものである。

また１本実施例は、特に自動車用の内燃機関（エンジン
）に関して説明したが１本発明は、自動車用の内燃機関
に限らず異種燃料の混合体を燃料とする他の各種機関に
も適用できるものである。

なお、固定板３は移動体４の燃料から受ける粘性抵抗の
度合いをより明確に検出できるようにするものであるが
、この固定板３は必ずしも設置する必要はなく１例えば
移動体４を適当な大きさに設定することにより、固定板
３を除いても移動体４が燃料から受ける粘性抵抗の度合
いをある程度明確に検出できるようにすることも考えら
れる。

次に、本発明の第２実施例としての異種燃料混合比率検
出装置について説明すると、第３図に示すように、移動
体４′および固定板３′がともに円筒形であり、移動体
４′の移動時に燃料から受ける粘性抵抗の影響をより明
確に検出できるように、固定板３′は移動体４′の周囲
に小さな隙間を有して移動体４′とほぼ同心状に固定さ
れている。そして、他の部分は第１実施例と同様に構成
されている。

このような構成により、本実施例も第１実施例とほぼ同
様の作用及び効果が得られる。

なお、移動体や固定板は、第１実施例および第２実施例
における移動体４，４′および固定板３゜３′に限らず
混合燃料の粘性抵抗を受けやすい他の種々の形状や構造
も考えられる。

また、各実施例では、異種燃料混合比検出装置を燃料タ
ンク５に設けたが、燃料供給路内にもうけてもよい。特
に、ソレノイド５に替えて、燃料噴射弁そのものを利用
して燃料の粘度を検出する手段も考えられる０例えば、
燃料噴射により移動体が移動するように構成しこの移動
体の移動（応答）を検出し、これを異種燃料混合比の検
出に用いる等の手段が考えられる。

さらに、各実施例では、移動体４が第１の位置の時にソ
レノイド６がオフであり、フェイル信号を受けてソレノ
イド６がオンとなり移動体４を駆動するように構成され
ているが、これと逆に、移動体４が第１の位置の時にソ
レノイド６がオンとなってスプリング７に抗して移動体
４を第１の位置に固定し、フェイル信号を受けてソレノ
イド６がオフとなりスプリング７によ７て移動体４を第
２の位置に駆動するように構成してもよい、この場合は
、スプリング７が移動体４の駆動手段となり、ソレノイ
ド６が移動体４の保持手段となる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の異種燃料混合比率検出装
置によれば、異種燃料の混合体によって作動しうる内燃
機関の燃料タンク内または燃料供給路内において、第１
の位置と第２の位置との間の一定のストロークを燃料の
粘性抵抗を受けながら移動しうる移動体と、同移動体を
上記第１の位置に保持する保持手段と、同保持手段に抗
して上記移動体を上記第１の位置から上記第２の位置に
駆動する駆動手段と、同罠動手段の作動開始により上記
移動体が上記第１の位置から上記第２の位置に到達する
までの応答時間を検出する応答時間検出手段と、上記移
動体近傍の異種燃料の混合体の温度を検出する温度セン
サと、上記応答時間検山手段で検出された応答時間信号
に基づき上記異種燃料の混合体の粘度を算出する粘度算
出手段と、同粘度算出手段で算出した粘度信号と上記温
度センサで検出された温度信号とに基づいて上記異種燃
料の混合比率を算出する混合比率算出手段とが設けられ
るという簡素な構成により、検出装置が低コストで製造
しうるようになるので、アルコール／ガソリン混合型エ
ンジンをはじめとした異種燃料混合型機関（エンジン）
の実用化に大きく寄与しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の第１実施例としての異種燃料混合
比検出装置を示すもので、第１図はその全体構成を示す
模式図、第２図は本装置の設置例を示す燃料タンクの模
式的な縦断面図であり、第３図は本発明の第２実施例と
しての異種燃料混合比検出装置の全体構成を示す模式図
である。 １−ソレノイドバルブ、２・−ケーシング、２ａ−プラ
ンジャ用ガイド、３，３′−固定板、４゜４′−移動体
、５−燃料タンク、６−移動体の駆動手段としてのソレ
ノイド、７〜移動体の保持手段としてのスプリング、７
ａ−速度算出手段、７ｂ−混合比率算出手段、８−・−
プランジャ、８ａ一つば状部分、９一温度センサ、１０
−・移動検出手段としてのスイッチ連動式タイムカウン
タ、１１−粘度算出手段、１２−混合比率算出手段、１
３＝−エンジンの電子制御ユニット（Ｅ　ＣＵ　）　、
　Ｓ　Ｗ−・−・スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 異種燃料の混合体によって作動しうる内燃機関の燃料タ
   ンク内または燃料供給路内において、第１の位置と第２
   の位置との間の一定のストロークを燃料の粘性抵抗を受
   けながら移動しうる移動体と、同移動体を上記第１の位
   置に保持する保持手段と、同保持手段に抗して上記移動
   体を上記第１の位置から上記第２の位置に駆動する駆動
   手段と、同駆動手段の作動開始により上記移動体が上記
   第１の位置から上記第２の位置に到達するまでの応答時
   間を検出する応答時間検出手段と、上記移動体近傍の異
   種燃料の混合体の温度を検出する温度センサと、上記応
   答時間検出手段で検出された応答時間信号に基づき上記
   異種燃料の混合体の粘度を算出する粘度算出手段と、同
   粘度算出手段で算出した粘度信号と上記温度センサで検
   出された温度信号とに基づいて上記異種燃料の混合比率
   を算出する混合比率算出手段とが設けられたことを特徴
   とする、異種燃料混合比率検出装置。