JPH01257245A - 内燃機関用燃料の混合比測定装置 - 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、内燃機関用燃料として用いられているガソ
リン・アルコール等や、あるいはそれらの混合液燃料の
種類あるいは燃料混合比をｌ１ｐ３定する装置ないしシ
ステムに関するものである。

［発明の背景］ 自動車用エンジン等の内燃機関の燃料を、排ガス規制の
強化と石油資源の涸渇に対応して、今後ガソリンからア
ルコールへ移行させる計画が進められている。たとえば
、メタノール燃料の自動車への利用は低排気放出物ある
いは石油節約の観点から日本のみならず世界各国で試み
られている。

しかし、メタノール自動車として広く普及させるには、
メタノール自動車の生産と同時にメタノール供給施設（
メタノールスタンド）の整備が必要である。従って、メ
タノール自動車の実用化はまず走行範囲が限定されてい
る路線バスや郵便車などに対して容品であるが、不特定
多数の者が自由に走りまわる自家用乗用車では実用化困
難というのが通説であった。

「メタノールスタンドがないからメタノール自動車を造
ってもしょうがない。メタノール自動車がないからメタ
ノールスタンドを設けてもしょうがない・・・」という
鶏と卵の関係の打開策として、メタノールでもガソリン
でも運転ができる自動車がある。これはメタノールとガ
ソリンの混合割合に応じてエンジンの２燃料供給量や点
火時期を自動的に調整する自動車でＦ　Ｆ　Ｖ　（Ｆｌ
ｅｘｉｂｌｅ　Ｆｕｅｌｖｅｈｉｅｌｅ）と呼ばれてい
るものである。

メタノール自動車実用化の初期段階はメタノールスタン
ドの数も少ないので、このようなＦＦＶの使用が有効で
ある。このようにして、当分の間はガソリンとアルコー
ルの混合燃料が使用されることになるため、その混合比
を測定しエンジンの燃料制御を行うシステムが必要とさ
れる。

［従来の技術］ 従来、このようなシステムとそれに使用されるセンサと
して、米国特許：　４．４３８，７４９　　、１９８４
年３月（燃料供給システム）、特開昭６２−１１２０４
０号公報、実開昭８２−８１０４６号公報及び実開昭８
２−８１０４７号公報（いずれも混合比センサに関する
）に開示されたものがある。

上記の公知例においては、いずれも透光体によるセンサ
部の記述を主体とし、その周辺回路構成及び温度補正手
段を主とするシステム構成について記載されている。以
下にその要約を説明する。

これらのシステムは、直線状の透光体からなる光導波路
とその両端に対向して取付けられた光源ＬＥＤと検出器
フォトダイオード（ＰＤ）からなるセンサ部と、直線状
光導波路の周囲と界面を有する燃料通路及びアナログ回
路で構成されている。

アナログ回路の出力は混合燃料の混合比を出力して制御
回路に供給され、燃焼制御が行われる。なお、センサ部
光源のＬＥＤは温度に依存して発光光量が変動するため
温度補償用発光素子を採用するなどの光量補正を行う手
段などが若干例示されている（例えば、特開昭８２−１
１２０４０号公報）。

上記のセンサの動作原理は、燃料の成分変化を屈折率の
変化によりとらえるもので、光導波路と燃料の界面での
光の反射における臨界角が屈折率により変化するのを直
線状先導波路の端面に到達する光量の変化として検出し
ている。この場合、液体の屈折率は成分以外に温度にも
依存して変化するため、燃料の温度を検出してセンサの
温度補正を行う必要がある。前記米国特許第４．４３８
．７４９号においては、アナログ回路内において、燃料
の温度に応じた一定のバイアスを信号レベルに加える方
法でこの温度補正を行っている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のシステムとくにセンサ部には、以下
に列挙するような問題点がある。

ｌ）発光素子ＬＥＤより入射した光のうち、入射角が０
″及び０″に近い光は光導波路と燃料の界面で一度も反
射することなく受光素子ＰＤに達する。この光量は燃料
の屈折率とは無関係でありしたがって燃料の成分に依存
しない量となる。このため、この光量は検出光量にとっ
て大きなバイアス成分すなわちバックグランドとなり、
これをノイズ成分Ｎとみなせば、感度すなわちＳ／Ｎの
低下をもたらす。

２）　このシステムを自動車に搭載した場合等にはいわ
ゆるメンテナンスフリーであることが要求されるが、ガ
ソリンなど燃料を高温状態で使用すると、１部が変成す
るため、これが光導波路表面に付着して汚れとなり、セ
ンサ自体の感度低下の原因となる。したがって、汚れの
除去などを主とする定期的妊点検整備を必要とする・ ３）また自動車に搭載した場合には、使用環境温度−４
０℃〜＋１１０℃で完全に機能することが要求されてい
る。この要求に対して従来の温度補正法では充分な補正
ができない。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、エンジンの燃料制御において最も大きな要素
となる燃料の混合比ａｐｌ定に着目して、混合燃料の混
合比率の最適測定装置をうろことを目的とするものであ
る。

し課題を解決するための手段］ 上記の問題点を解消するものとして、この発明に係る内
燃機関用燃料の混合比測定装置は、下記に示す各要件の
組合わせによってシステム構成されたものである。

（１）屈折率測定に用いる透光体すなわち光導波路の混
合燃料中に浸漬される部分が曲率を有する曲線状の光導
波路とした。

（２）上記透光体には２個の入光端を設け、これらの入
光端に波長を異にするＬＥＤでなる２個の発光素子を取
付け、これら２個のＬＥＤを時分割点灯して光導波路に
入光し、受光素子（ＰＤ）の出力信号をＬＥＤの点灯と
同期してそれぞれの波長についての信号に分離する２波
長信号の処理回路を設け、かつこの分離信号の大きさに
基づいて透光体に付着した汚れによるａｐ＋定誤差を補
正する補正回路を導入した。

（３）混合燃料中に温度計を浸漬して、この温度信号と
受光素子からの光量信号の両方の関数として補正量を求
める温度補正手段を設けた。

［作用］ 以下、この発明を構成する上記各要件について順次その
作用を説明する。

（１゛）先導波路の燃料に浸漬される部分を曲率をもた
せた曲線状としたことにより、発光素子から受光素子ま
での直達光がなくなる。そして、あらゆる入射角で先導
波路の曲折部へ入射した光は複数回同じ反射角で導波路
と燃料の界面で反射を繰返し、その結果全反射の条件を
満たさない光はすすべて光導波路の外に漏れて受光され
ることばなくなる。これら２つの作用により受光信号と
して取出される透過光量はほぼ１００％燃料の屈折率に
依存する光量となるから、センサの感度すなわちＳ／Ｎ
を増大せしめる。

（２゛）光源を２個用いて２波長測定を行うことにより
先導波路の表面に付着した汚れの影響を除外する補正を
行うことが可能である。

その理由は以下のように説明される。表面に付着物が付
着して透光体が汚れた場合、ここで反射する光は正反射
だけではなくなり散乱するため検出光量を減衰させる。

ところが３９１定に用いる光の波長が異なる場合は、こ
の減衰率に差を生ずることが見出された。この知見にも
とづいて考察すると、波長λ　　λ　に対するセンサ光
量信号を１゛２ Ｅ、、Ｅ２とし、汚れの度合いを変数ξで表わし、減衰
率をγとすると、汚れによる減衰はＥ−ｅｘｐ（−７ξ
）　Ｅ　ｏ・（１）［λ−λ１のとき］ Ｅ−ｅｘｐ（−７ξ）　Ｅ　ｏ・（２）［λ−λ２のと
き］ で表わされる。（第７図参照）ここでＥ。は汚れないと
きの信号である。

上記２つの式からξを消去することによって次式が得ら
れる。

すなわち、測定時の汚れ度合ξに応じ、たγ１゜γ　の
値と光量信号Ｅ、Ｅ２とからＥ。が求められるから、汚
れによる感度低下の補正が行われる。すなわち、汚れの
程度ξに関係なく２つの波長による減衰率γ　、γ　と
、各光量信号のその時点での実Ａｌｌ値Ｅ　　、Ｅ　　
とから、汚れのない場合の光量信号Ｅ。の補正値を求め
得ることになる。

（３“）この発明において構成された温度補正手段は以
下の理由と知見とから得られたもので、前記の混合燃料
の混合比測定における温度補正をコンピユータによる濃
度と温度補正係数の表記憶による表引き計算又は後記の
第２図の実施例で示すアナログ回路を用いて関数計算に
より実施するものである。

つまり、溶液屈折率の温度係数が溶液濃度に依存しなけ
れば、前記の米国特許、　４，４３８．７４９の方式の
ように、温度に比例したバイアス補正により屈折率の温
度補正を行うことができる。

ところが実際には、後記の第５図に示すように、屈折率
の温度係数は濃度が高くなるにつれて大きくなる。した
がって広い温度範囲にわたって温度補正を実現するには
、補正量を温度と濃度の２つの因子によって求めなけれ
ばならない。この発明においては、濃度は未知量である
ため、混合燃料中に浸漬された温度計の温度信号と、屈
折率に依存して得られる光量信号とから、各信号を関数
とする関数計算により補正量が求められる。この計算手
段は後記の実施例のアナログ回路図（第６図）によ７て
説明する。

なお、ここでこの発明の混合比測定装置の主要部分を構
成する光学式濃度計を用いた屈折率による溶液の濃度７
１１１１定の基本をなす計算法について説明する。この
計算法は本発明者らによる特開昭０１−１２２２４２号
に出願中のものである。

複数成分をもつ溶液（媒質）の屈折率と濃度はよく知ら
れている次のＬｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｚの関係式％
式％ ここで、ｎ：屈折率 ｐｉ：ｉ成分分極率 Ｎ１：単位体積中のｉ成分原子数 従って、屈折率ｎを測定することにより濃度Ｎｉを求め
ることができる。なお、ここでは波長λは一定とする。

また、式（１）で、 ［ＸＩ］　：屈折率変動に寄与する成分ｉの濃度ｇ：屈
折率変動に寄与する成分の数 に：その他の成分の寄与（一定） ［ｘ１］の変化の寄与は微弱であると考えられるので、
（５）式は次のように線形近似できる。

以上がこの測定法の計算基準式であるが、上記（５）式
をアルコールとガソリンの混合燃料の場合についてあて
はめると、 ｎ−α［Ａ］十β・・・（６）。

〔＾］はアルコール濃度 となり、屈折率の測定によりアルコール濃度［Ａ］を求
めることができる。

また、この濃度計においては、屈折率プローブによる屈
折率計とともに測定部には温度センサによる温度計を備
えているので、８１１定対象の溶液温度が変る場合は上
記のように温度が屈折率に影響する温度依存性の補正を
行なうようになっているので濃度のａｌ定精度が向上す
る。

さらに、上記温度と屈折率の測定値すなわち透過光量は
マイクロコンピュータ等を用いた信号処理回路（データ
処理装置）に送られ、予めメモリ部に記憶された関数又
は表と比較されて濃度が算出されるから、オンラインで
前記計算を行うとともに正確な１ｌｌｌＪ定データかえ
られることにより常時上記濃度すなわち混合比をモニタ
することができる。

［実施例］ 以下この発明の実施例と２，３の特性データその他を図
について説明する。

実施例１； 第１図は内燃機関に供給される燃料系統配管（取付位置
は第４図参照）に直列に接続されて１部が測定対象の混
合燃料中に浸漬される燃料センサ部の断面構成説明図で
ある。このセンサ部は屈折率プローブ（以下プローブと
いう）を主体とする屈折率センサと、温度計からなる温
度センサとによって構成される。

図において、１は透光体として石英ガラス又はパイレッ
クスガラスを光導波路とするＵ字状のプローブである。

３は上記プローブ１と同様に混合燃料２中に浸漬される
温度センサ用のサーミスタ温度計であり、プローブ１と
ともに配管４に接続されるセンサ容器５の蓋をなすフラ
ンジ６に気密に嵌合して把持されている。フランジ６は
Ｏリング７を介して取付自在にセンサ容器５に取付けら
れる。

プローブ１の把持部材であるフランジ６への取付部は、
とくに入光側の直状部に光導波路１とフランジ６の接触
界面には蒸着やスパッタリングによって銀などの金属反
射膜８を形成したのち、小さなバッキング９を用いて取
付けている。この場合、金属反射膜８の代りに、８１ポ
ツテイング剤等の光導波路１より低い屈折率を有する透
光性の物質を塗付したクラッド層を形成したものとして
もよい。

上記のようにして、プローブ１の入光端１０と出光端１
１はフランジ６のほぼ上面に位置するように取付けられ
る。そして、入光端１０の上部には光源用ＬＥＤ発光素
子１２、またその脇に光量モニタ用のＰＤ受光素子１４
、出光端１１の上部には測定用のＰＤ受光素子１３がそ
れぞれ設置されている。なお、フランジ６にはフランジ
蓋１５が取付けられ外部との遮光を行っている。

フランジ蓋１５にはコネクタ１Ｇが設けられて、発光素
子１２．１２ａ　、受光素子１３．１３ａ　、　１４、
温度計３用のそれぞれ入出力線が配線されてケーブルに
よって図示しないアナログ回路への送受信が行われる。

以上がこの発明の第１の構成要素をなすものであり、混
合燃料２の中に浸漬される透光体の部分が曲線状の先導
波路とすることによって混合燃料２の屈折率をＡＩＩＪ
定するための屈折率センサであるプローブ１であること
を特徴とするものである。

なお、上記実施例１ではプローブ１に先導波路の曲率形
状がＵ字形のものを用いた場合について説明したが、第
２図に示すような他の曲線形状のものであってもよい。

すなわち、第２図の（ａ）は円形の０字形、（ｂ）は円
形２個からなる８字形・（ｅ）は瓢箪形の曲率を有する
ものであり１いずれも上記Ｕ字形のものと同＝の作用と
効果を有するものである。

第３図は上記Ｕ字形プローブ１を用いて、温度及び光源
波長一定の場合にガソリン−メタノールの混合燃料につ
いて、従来の直状プローブと比較して、ガソリン濃度に
対するセンサの出力特性を示す線図である。つまり、ガ
ソリンのみに着目した場合の検量特性図である。図にお
いて、横軸はガソリン濃度であり、縦軸は透過光量の百
分率量である。

第３図から明らかなように、ガソリン濃度０〜１００％
の全域で、従来の直状プローブの出力変化の曲線（Ｉ）
は約３０％の変化量であるのに対し、この発明の曲線状
プローブの特性曲線（ＩＩ）は約９０％の変化を示し、
検出特性としての感度が大幅に向上したことを示してい
る。これは混合比の測定分解能が著るしく改良されたこ
とを示し、はぼ満足される性能を示したものといえる。

実施例２； 第４図はこの発明の他の実施例を示すもので、上記実施
例１のプローブ１を用いて２波長測定によりプローブの
汚れによる混合比Δ−１定誤差の補正手段として使用し
た光学式濃度計の構成説明図である。この光学式濃度計
は特願昭８１−１２２２４２号で出願中のものに準拠し
て構成されたものである。

第４図において、Ａは光源回路、Ｂは信号処理装置であ
り、Ａ及びＢ以外の部分が第１図の実施例で示した部分
に相当するものである。、１〜１４は第１図で用いたも
のと同一符号であるので各部の説明は省略する。なお、
１７．１７ａはそれぞれ発光素子１２．１２ａの発光量
を光量モニタ用受光索子１４に導く光ファイバであり、
１８は信号処理装置Ｂの中に組み込まれたマイクロコン
ピュータである。

プローブ１の入光端は１０．１０ａの２個とし、それぞ
れに波長がλ　、λ２であるＬＥＤ発光素子１２、１２
ａが配設されている。発光素子１２．　Ｌ２ａよりプロ
ーブ１に入光された光は、プローブ１の出光端１１から
出光し測定用のＰＤ受光素子１３で透過光量として検出
される。一方、１７．１７ａは光ファイバであり、それ
ぞれ発光素子１２．１２ａよりの光はこれらの光ファイ
バ１７．１７ａを経て、モニタ用のＰＤ受光素子１４で
検出され光量モニタ信号を得る。

Ａは光源回路で、発振器Ｏ８Ｃとゲート信号発生器ＧＳ
Ｇで構成されており、発光素子１２．１２ａを発光させ
るとともに、ゲート信号を信号処理装置Ｂのサンプルホ
ールド回路ＳＨＩ、ＳＨ２゜ＳＨ３及びＳＨ４に送信す
る。測定用の受光索子１３の出力は増幅器Ａ１により増
幅され、各波長λ１．λ２毎の光としてサンプルホール
ド回路ＳＨＩ、ＳＨ２に送信される。またモニタ用の受
光素子１４で検出された信号は増幅器Ａ２で増幅されて
サンプルホールド回路ＳＨ３，ＳＨ４に送信され各測定
信号の増幅率を調節制御するためのものである。

上記のような光学式濃度計においては、２個の波長の異
なる発光素子１２．１２ａよりそれぞれλ１゜λ２の波
長の光をプローブ１に時分割して同時入光し、測定用の
受光素子１３で検出した透過光信号を、サンプルホール
ド回路ＳＨＩ、ＳＨ２に、また、モニタ用の受光素子１
４で検出した光量モニタ信号を上記ＳＨＩ、ＳＨ２に対
応してそれぞれサンプホールド回路ＳＨ３，ＳＨ４に同
期検波して人力し、それぞれの出力を信号処理回路Ｂの
マイクロコンピュータ１８に入力して信号処理し、波長
毎の屈折率又は濃度として分離して出力する。こうする
ことにより、１個のプローブで２波長分の測定が可能と
なり、プローブ特性による個体差の影響を受けることな
く測定を行うことができる。

また、発光素子１２．１２ａの光量の温度変動を補正す
るため、光ファイバ１７．１７ａで導いた光をモニタ用
の受光素子１４でモニタし、この光量モニタ信号を増幅
器Ａ２を介して上記ＳＨ３，ＳＨ４に送信して、各波長
毎の測定信号の増幅率をマイクロコンピュータ１８で処
理して調節するようになっているので、光量変動による
出光信号の影響をなくすることができ、測定精度が向上
する。

なお、上詰のようなモニタ光量信号のコンピュータ処理
補正の外に、第５図に示す光源光量制御回路を付加して
、発光素子！２．１２ａの光源光量の一定化をはかるこ
ともできる。すなわち、第５図のように、発光素子１２
からの光を光ファイバ１７を通してモニタ用受光素子■
４に受光して、増幅器１９で光量変動を検出し、その変
動を発光素子１２の制御電源にフィードバックすること
により発光素子１２の光量を制御して光源光量を一定に
するものである。

なお、３は前記サーミスタ温度計であり、図の如く混合
燃料中に浸漬され、その出力は燃料温度の測定データと
して適時マイクロコンピュータ１１に呼込まれ入力され
る。ＳＷはこの入力による感度補正係数設定の割込みス
イッチである。

以上説明したような２波長の光学濃度計を用いて、ガソ
リン−アルコール燃料の混合比測定におけるプローブ汚
れによる誤差補正を行うことができる。すなわち、前記
式（２）で説明したように、波長λ　、λ２によるそれ
ぞれの光量信号Ｅ　。

１■ Ｅ　から、式（２）を用いてＥ　とＥ２の相関を求める
ことができて、汚れのない場合の光量信号Ｅｏを補正し
て求めることができる。

第６図は、同一の混合燃料、同一温度において、プロー
ブのいくつかの汚れ具合に対してＥｌとＥ２の相関を実
験的に求めた線図である。横軸にλ−λ　のときの＝ｆ
Ｉｏｇ（Ｅ１／Ｅｏ）をとり、■ 縦軸にλ−λ２のときのｐｏｇ（Ｅ２／Ｅｏ）をとった
ものである。この図から、すべての汚れ範囲に対してＥ
ｔとＥ２間には一定の線形関係が成立するが、この直線
は４５°の勾配とはならず、波長によって汚れる減衰率
に一定の差をもっていることがわかり、この勾配を補正
因子として、２波長１Ｔ１１定によって、プローブの汚
れに対する測定値の補正を行うことができる。

実施例３； 第４図の実施例に示したように、混合燃料中に温度計を
浸漬して、この温度信号に基づいて濃度すなわち混合比
率の温度補正を行う補正手段として、この発明において
は、■マイクロコンビュータ１８による補正計算及び■
アナログ回路による関数計算補正のいずれかを用いて行
う。すなわち、■　マイクロコンピュータによる温度補
正性混合燃料のうちのいずれか一つの燃料について着目
し、その各濃度の温度係数をコンピューター８のメモリ
（ＲＯＭ）上に温度補正係数衣として記憶させておく。

測定時には光量信号に応じた温度係数を表引きにより求
めこれと温度信号より、基準温度における補正ＷＥ　　
を求める。

に の方法では、濃度（光量信号）と温度を２次元の表とし
て補正量をメモリに記憶させ、ａｌｌ＋定時に光量信号
を温度信号とから表引きする方法でもよい。

さらに、補正の精度を上げるために、補正後の濃度（光
量信号）を用いて再帰的に上記の補正を繰返して行って
もよい。

第７図はガソリン−メタノール混合燃料のメタノール濃
度をパラメータとして求めた光量信号−温度特性を示す
線図である。横軸は温度信号で、縦軸は光量信号を示す
ものでメタノール濃度０〜１００％の濃度の５試料につ
いてグラフから温度補正を行う場合の説明図である。し
たがって・この図はコンピュータによる温度補正法の考
え方の基準を実測グラフによって説明するものである。

図についてみると、メタノール０％〜１００％までの５
試料について得られた各特性曲線はほぼ直線でありその
勾配が温度補正係数となる。いま、この特性図において
温度Ｔ−Ｔ　　における光量信置 号Ｅ−Ｅ　　とすれば、イの点が測定値となる。このイ
点における温度補正係数をメタノール７５％と５０％の
曲線とから内部補間法によって求め、その勾配・に沿っ
て基準温度Ｔ　までずらせば口の点に交叉するからこの
点を補正後の光量信号Ｅ　として求めることができ、こ
の補正値から温度Ｔ　におけるメタノール濃度が算出で
きる。この計算をコンピュータで計算するのが上記の温
度補正手段である。

■　関数計算による温度補正 補正量を濃度すなわち光量信号と温度の関数形で表現し
、マイクロコンピュータ上で演算して補正量を求める。

例えば温度係数が濃度に線形に依存すると仮定すると次
式で表わされる。

Ｅ−Ｅ　　＋（ａＥ　　＋ｂ）　　（Ｔ−Ｔ　　）ＣＣ
Ｃ ・・・（７） ここで　Ｅ：光量信号 Ｅｏ：補正後光量信号（ａ度） Ｔ；温度、　Ｔｏ−基準温度 式（１１）から次式を得る。

・・・（８） 式（１２）によって補正関数が表わされる。

さらに、１＞ａ　（Ｔ−Ｔ　　）が成り立てばＥ−Ｅ−
（ａＥ＋ｂ ａ　ｂ　（Ｔ−Ｔ　　）　ｌ　　（Ｔ　　Ｔ　ｃ　）・
・・（９） また、さらに Ｅ　　−Ｅ　−（ａ　Ｅ＋ｂ）　　（Ｔ−Ｔ　　）　−
（１０）Ｃ と近似することもできる。

上記の演算をアナログ回路で行うこともできるので、式
（９）の関数形を用いた場合の関数補正を第７図のブロ
ック回路図に示す。

図において、光量信号Ｅと温度信号Ｔはそれぞれ線形化
回路２０．２１に入力されたのち、Ｅは増幅器Ａ３に、
Ｔは抵抗Ｒ４からのＴｃ信号を加算器２２でＴ−Ｔ　　
として増幅器Ａ４に送信される。

Ａ３の出力は抵抗Ｒ１による出力ａによりａＥを出力し
、Ａ４の出力は抵抗Ｒ３のａｂ段設定よるａｂ（Ｔ−Ｔ
）を出力し、抵抗Ｒ２の出力すとともに加算器２３を介
して乗算器２４に送信する。−方、乗算器２４には加算
器２２の出力が入力されて乗算され、加算器２５に送ら
れるから加算器２５の全出力Ｅ　として、式（９）の関
数計算が行われ温度補正されたＥ　を得ることができる
。

実施例４； 第９図は、第１図の実施例で示した燃料センサ部が燃料
系統配管部に取付けられ、さらに第４図の実施例の光学
式濃度計の光源回路Ａ及び信号処理装置Ｂなどの周辺回
路を含む混合比ａＰＩ定装置すなわち光学式濃度計がコ
ントロールユニットに組込まれた自動車用エンジンの作
動制御システム図である。

第９図において、５０は内燃機関のエンジンシリンダで
あり、内燃機関の吸気マニフォルド３０のブランチ部に
は、一定圧の燃料通路に接続されたインジェクタ３１が
開口しており、このインジェクタ３１からはエンジンシ
リンダ５０の吸気弁３２へ向って燃料が噴射される。

燃料タンク３３に蓄えられた混合燃料は燃料ポンプ３４
により燃料フィルタ３５でゴミ等を除去してインジェク
タ３１に供給される。そして、３Ｇは燃圧を一定にする
ためのプレッシャレギュレータで、３７は第１図の実施
例で示したアルコール−ガソリン混合燃料の混合比を検
出するためのプローブ１及び温度計３を主構成とする燃
料センサである。

一方、吸入空気はエアクリーナ３８、エアフローメータ
３９、スロットルバルブ４０を経て、吸気通路４１を通
り燃焼室４２へ向って流れる。吸入空気の流ｍはエアフ
ローメータ３９で計測される。

コントロールユニット４３は、エアフローメータ３９の
信号、ディストリビュータに内蔵されたクランク角セン
サ４４の信号、冷却水温センサ４５の信号、排気中の０
２ａ度を検出するλセンサ４６の信号、燃料センサ３７
の信号を入力し、インジェクタ３１の噴射量を計算し、
内蔵する駆動回路によりインジェクタ３１を駆動して燃
料を内燃機関（エンジン）の燃焼室４２に供給する制御
装置である。

第１Ｏ図は、第９図の実施例で示したコントロールユニ
ット４３によって燃焼制御を行う場合の燃料噴射量の算
出手順を示すフロー図である。以下路フロー項目の流れ
にしたがって説明する。

「はじめ」の指令により、クランク角センサ４４の信号
より機関回転数、エアフローメータ３８の信号より吸入
空気量をＣＰＵに読込み、インジェクタ３１の開弁時間
の基本値（Ｔｐ　）を演算する。次いで、水温センサ４
５の信号により機関温度に応じて上記Ｔｐ　　（噴射量
）を補正する。

次に燃料センサ３７内の温度計３よりの温度信号をＣＰ
Ｕに読込み、燃料温度が所定値１６℃以下であれば、燃
料温度と光量信号に基づいて、上記実施例２及び３で示
した方法によって、アルコール−ガソリンの混合比の補
正値を算出する。この値を用いて、燃料性状の違いによ
る噴射補正値を計算しコントロールユニット４３内のメ
モリに新に記憶する。そしてこの値で噴射量を補正する
。

燃料温度が前記所定値Ｔα℃以上の場合は、燃料センサ
３７による混合比の計算は新に行わず、前回計算し記憶
していた値を用いて燃料性状の違いによる・噴射量の補
正をする。その理由は、燃料温度が高くなると、燃料セ
ンサ３７の分解能が低下するとともに、燃料中に気泡が
発生し正確なアルコール−ガソリン混合比が得られない
ためである。

そのため、高温再始動時、燃料タンク３３内の比較的冷
えた燃料が燃料センサ３７に送られてくるまでの期間、
噴射量の補正演算を待機するようになっている。

そして最後に、排気中の０２濃度を検出するλセンサ４
Ｂの信号によって噴射量補正を行い、さらにインジェク
タ３１の応答遅れ時間の補正を行うことによってインジ
ェクタ３１の駆動時間を決定して、燃料を噴射して、燃
料制御の一連の操作を終了する。

［発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、アルコール−ガソリン
系の内燃機関用燃料の混合比４−１定装置において、 まず、混合燃料中に浸漬されて屈折率プローブを形成す
る透光体の部分を曲率をもつ曲線状のものとしたことに
より、燃料の屈折率に依存する透過光量の検出感度を大
幅に向上せしめるという効果がある。

また、上記の屈折率測定に際し、波長の異なる光源によ
る２波長測定を行うことにしたので、プローブすなわち
光導波路の汚れに影響されない濃度測定が可能となり、
この発明による燃料の混合比ｎ１定装置が組込まれた例
えば自動車用エンジンの作動制御システムに対して、メ
ンテナンスフリーの混合比測定装置を提供しうる効果が
ある。

さらに、上記測定装置のセンサ部にはプローブの他に温
度計を設けて燃料温度をはかるので、この温度信号と受
光素子の透過光量の（Ｈ号とから、混合燃料の混合比の
温度補正値を算出する温度補正手段を備えたことにより
、大幅な温度変動に影響されない混合比４ｐ１定が可能
となる。

なお、上記センサ部は、フランジ面にプローブと温度計
を取付ける片側装着を可能としているため、エンジンの
作動制御システムへの取付は機構が簡素化され、保守上
の便宜が大きいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す燃料センサ部の断面
構成説明図、第２図（ａ）　、（ｂ）　、　（ｃ）は上
記燃料センサに用いたＵ字状屈折率プローブ以外の光導
波路曲線形状をもつプローブ形状のバリエイジョンを示
す応用例の形状説明図、第３図は上記Ｕ字状プローブと
従来の直状プローブとのセンサ出力特性を示す線図、第
４図はこの発明の他の実施例を示す２波長ａＰｊ定によ
る光学式濃度計の構成説明図、第５図は上記プローブに
用いる発光素子の光源光量制御回路のブロック説明図、
第６図はプローブの汚れによる透過光量減衰量の波長特
性を示す線図、第７図はメタノール濃度をパラメータと
する（光量信号−温度）特性を示す線図、第８図はアナ
ログ回路による温度補正を説明するブロック回路図、第
９図は第１図の実施例で示した燃料センサ部が組込まれ
た自動車用エンジンの作動制御システム説明図、第１０
図は第９図のエンジン作動制御システムの燃料噴射量の
算出手段を示すフロー説明図である。 図において、１は透光体である屈折率プローブ、２は混
合燃料、３は温度計、５はセンサ容器、６はフランジ、
８は金属反射膜、１０は入光端、１１は出光端、１２は
ＬＥＤの発光素子、１３は測定用のＰＤ受光素子、１４
はモニタ用のＰＤ受光素子、１７゜１７ａは光ファイバ
、１８はマイクロコンピュータである。 なお、図中、同−符号又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子と、受光素子と、これらの発光素子と受
   光素子を光学的に結合する透光体とを備え、この透光体
   の１部が２種類の燃料からなる混合燃料中に浸漬され、
   この混合燃料の屈折率に依存する上記受光素子の出力信
   号に基づいて上記混合燃料の混合比率を測定する内燃機
   関用燃料の混合比測定装置において、 上記混合燃料中に浸漬される上記透光体の部分が曲線状
   であることを特徴とする内燃機関用燃料の混合比測定装
   置。
2. （２）上記透光体は２個の入光端を有しこの２個の入光
   端に取付けられた波長の異なる２個の発光素子と、 これら２個の発光素子を時分割して発光させ、上記受光
   素子の受光出力信号を上記２個の発光素子の発光に同期
   して処理して上記各発光素子の発光信号に対応する受光
   信号に分離する処理回路と、この分離された受光信号の
   強度に基づいて上記透光体に付着した汚れによる測定誤
   差を補正する補正手段と を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用燃
   料の混合比測定装置。
3. （３）上記混合燃料中に浸漬されこの混合燃料の温度を
   測定する温度計と、 この温度計と上記透光体に設けた受光素子とからの信号
   に基づいて上記混合燃料の混合比の補正値を算出する温
   度補正手段と を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用燃
   料の混合比測定装置。