JPH02163431A - 内燃機関の運転方法 - 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、以下、アルコールと称する代替燃料を含む従
来の種類の燃料によって駆動され、この燃料のアルコー
ル成分が、その都度供給される燃料の量を調節するため
に、測定して調べられる、内燃機関の運転方法に関する
。

〔従来技術〕

長い間制限された量しか使用することができなかった化
石燃料、特に原油から製出される燃料を考慮して、およ
び環境保護の要求が強まってきたことを考慮して、この
燃料には、代替燃料、特にメチルアルコールまたはエチ
ルアルコールが益々混入されるようになって来た。その
際、純燃料でも混合燃料でも任意に給油できるようにす
べきである。更に、アルコール成分が多い場合には、内
燃機関の最適な動作を達成し、特に運転状態に適合した
最適な燃料配量を可能にするために、混合比を知る必要
がある。複数の種類の燃料を任意に給油することにより
、あらゆる混合が達成可能である車両エンジンの場合に
は、運転中内燃機関に連続的に供給される燃料のアルコ
ール含有量を連続的に測定するためには、非常に問題が
あった。

これには、公知の光学的な方法は全く適していない。な
ぜなら、その方法のほんどが、アルコール成分を推し量
ることができる屈折率を測定するために界面効果を利用
しているからである。車両エンジンの場合に評価が困難
であるということは別として、この方法の欠点は、測定
観察すべき混合物が高い均質性を有していなければなら
ないことである。この均質性は特に界面のところに存在
しなければならない。この方法によって、必要な精度は
達成されなかった。

ブラジル国、Ｓａｏ　Ｐａｕｌｏの１９８０年１０月５
日付の刊行物”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　
Ｆｏｕｒｔｈ　Ｉｎｔｅｒ−ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍ
ｐｏｓｉｕａ＋　ｏｎ　Ａｌｃｏｈｏｌ　Ｆｕｅｌｓ　
Ｔｅｃｈｎ。

、ｏｇｙＩ＋には、誘電率測定によって、燃料のアルコ
ール含有量を求める例が記載しである。しかし、（燃料
中の水成分と他の汚染物によって生じる）コンダクタン
スと温度の影響があるため、この方法は成功しなかった
。なぜなら、燃焼エンジンのために適した確実な測定を
行うことができなかったからである。

〔発明の課題〕

本発明の根底をなす課題は、高い信頼性と経済性を有し
、装置技術的および回路技術的に簡単に実現可能である
、冒頭に述べた種類の内燃機関の運転方法を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は本発明に従い、冒頭に述べた種類の方法にお
いて、供給された燃料のアルコール成分の測定を、供給
された燃料量の予備制御のために役立て一方、公知種類
のラムダ調節装置を介して空気比の微調節を行うことに
よって解決される。

〔発明の効果］ これによって特に、内燃機関の良好な始動および暖機運
転が達成される。なぜなら、ラムダ調節が互い排気温度
になって初めて行われるからである。例えば、ラムダ調
節の補正量によって、測定セルまたは測定回路およびま
たは評価回路の調整を行うことにより、適応制御を実施
することができる。

〔他の解決手段］ 他の有利な実施形では、燃料のアルコール含有量が、測
定セル内に収容された燃料量の容量とコンダクタンスを
測定することによって共通の回路内で求められる。

更に、共通の回路が振動性であり、その出力周波数が容
量の度合として評価され、測定セル内の燃料量またはそ
の一部が回路の容量部分の誘導体を形成している。

共通の回路はトリガ回路であってもよく、このトリガ回
路内で、測定セル内の燃料量またはその一部は周波数を
決めるコンデンサの誘導体を形成している。その際、ト
リガ回路の周波数は回路の容量を決めるために評価可能
である。

デユーティレシオまたはトリガ回路の再接続状態の一つ
が、回路のコンダクタンスを求めるために評価されると
非常に有利である。

他の有利な実施形では、信号が積分によってデユーティ
レシオに対応する電圧に変換されることにより、測定信
号の評価の前に前処理を行う。

更に、高いポテンシャルの相の間、カウンタが外部の高
い周波数の信号を高く計数し、低いポテンシャルの間低
（計数し、周期の終わりのカウンタ計数がデユーティレ
シオの程度を示すことにより、測定信号の評価の前に前
処理を行うと有利である。

測定値は一方では、少なくとも一部が導電性でありかつ
第１の電極をなす、測定セルの壁で測定され、他方では
、少なくとも一部が導電性でありかつ第２の電極をなす
流れ体で測定される。

共通の回路およびまたは測定信号の評価回路が、回路技
術的およびまたはプログラム技術的に燃料配量システム
に統合されることが、構造的にかつ回路技術的に望まし
い。

他の有利な実施形では、測定セルが発生器内で周波数を
決める素子として使用され、この素子の周波数が公知の
コンデンサの平行接続によって変更され、異なる両周波
数が容■をコンピュータ的にまたは回路技術的に決める
ために評価される。周波数の変更は接続可能な遅延素子
によって行うこともできる。

本発明の他の有利な特徴については、図面と以下の記載
を参照されたし。

〔実施例〕

図に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図には、誘電率測定の値が縦横座標に、コンダクタ
ンスＧが横座標に記入しである。線１１は燃料中の水成
分が０％のときのメタノール混入物の成分の誘電率測定
値の関係を示し、線１２は水の成分が２．５％のときの
メタノール混入物の成分の誘電率測定値を示している。

これらの線には、０％から１００％までの（ＭＯ〜Ｍ１
００）可変のメタノール成分のその都度の測定点が記入
しである。

水の成分が多いときには、所定の誘導率は高い導電率で
測定されることが判る。第１図に示した種類の、経験的
に求められた多数の曲線は、導電率と誘電率の組み合わ
せ測定の際に、コンダクタンス測定による誘電率測定の
補正を可能にする。

コンダクタンスを知ることによって、燃料の汚染による
容量に対する横方向影響を補正することができる。第１
図に示すように、例えば燃料中の水成分が多いと、容量
を増大させるように作用する。コンダクタンスを測定す
ることにより、アルコール成分を定めるときに容量の前
記増大を考慮することができる。

第２図は、本発明による方法を実施するための測定セル
の好ましい実施形を示している。この測定セルには、燃
料が流入部１４を経て流入する。そして、燃料は流出部
１５から流出する。

燃料流は第２図の平面的な図示では、流路１６と１７に
分かれる。流路は中央シリンダ１８によって形成されて
いる。中央シリンダ１８と外壁１９の全体または一部が
導電性を有するときには、測定セルの前記壁または壁部
分を、測定回路または評価回路の電極とすることができ
る。

第１の電極である、少なくとも一部が導電性である測定
セルの壁の中において、少なくとも一部が導電性の、流
れ体としての中央シリンダ１８が第２の電極を形成して
いる。

中央シリンダ１８は外壁１９と共に、測定容積を取り囲
む本来の測定コンデンサを形成する。

接続部２、２２で適当な値を測定することができる。し
かも、同じ電極のコンダクタンスの値と（静電）容量の
値を測定することができる。

測定された値は他の処理のために共通の回路に供給され
る。

第３図の概略図から明らかなように、アルコール成分を
混合した燃料は燃料タンク２０から管３１を経て測定セ
ル１３に達し、そこから管３２を経て配置装置３３に達
している。この配量装置は通常の場合に１よ、適当な噴
射ノズルを備えた噴射ポンプである。燃料は直接的にま
たは間接的に噴射されてエンジン３４の燃焼部に供給さ
れる。

測定セル１３で測定された容量とコンダクタンスの値は
、測定導体３５を経て、共通の評価回路または評価ユニ
ット３６に供給される。特に、共通の回路３６は振動性
回路であり、その出力周波数は容量の尺度として評価さ
れる。この振動性の共通の回路３６では、測定セル１３
内の燃料量またはその一部が評価回路３６の容量部分の
誘導体である。

評価回路３６から出る信号は導体３７を経て噴射コンピ
ュータ３８に達する。この噴射コンピュータは導体３９
を介して配量装置３３を制御する。

すなわち、その都度測定セル１３で測定されかつ評価回
路３６で評価された混合成分が運転上変更されないで、
噴射の方法が測定評価された値に応じて変更される。

その際、供給された燃料のアルコール成分の測定が噴射
量を予備制御するために役立ち、空気比の微調節は公知
種類のラムダ調節装置を介して接続部材４０によって行
われることが重要な特徴である。これによって、内燃機
関の運転の高い信幀性と経済性が達成され、しかも装置
技術的および回路技術的に非常に筒車である。

特に自動車エンジンの場合には、本発明による方法を噴
射式内燃機関に使用するときに、評価ユニットとしての
共通の回路を、噴射システムに回路技術的にかつプログ
ラム技術的に統合すると、有利である。更に、測定セル
１３内にある燃料の温度を測定し、温度の影響を補償す
るために評価ユニットに投入することができる。

共通の回路がトリガ回路であると非常に有利である。こ
のトリガ回路の場合には、測定セル内の燃料量が周波数
を決めるコンデンサの誘電体を形成する。その際、特に
トリガ回路の周波数が容量を測定するために評価され、
トリガ回路のデユーティレシオ（時比数、パルス衝撃係
数）、すなわち周期に対するパルス時間の比が、コンダ
クタンスを測定するために評価される。

それによって、トリガ回路の周波数を決めるコンデンサ
の容量変化が同様に、コンデンサの放電時間と同様に、
充電時間を変更し、そしてこれに対してコンデンサと平
行なコンダクタンスの変更が充電時間と放電時間を反対
方向に変更し、それによってデユーティレシオが変わる
という効果が利用される。

従って、デユーティレシオは所定の容量の場合に、導電
性の程度を示し、信号の周波数または周期はコンダクタ
ンスの横方向影響を与える容量の程度を示す。この横方
向影響は付加的な回路または回路成分で、例えば経験的
に、コンピュータであるいは回路技術的に補償可能であ
る。

前記のトリガ回路の好ましい実施例が第４図に示しであ
る。測定セル１３のコンデンサ５１は、抵抗５４，５５
．５６によって場所５７で生ずる闇値電圧Ｕ１を、コン
パレータ５８で上回るまで、抵抗５２．５３を経て供給
電圧Ｖ　ｃｃによって充電される。コンパレータ出力部
５９バ°ハイレベル”から“ローレベル”に移行し、フ
リップ−フロップ６０をセットする。従って、このフリ
ップフロップの出力部６１は“ハイレベルパに切り換わ
る。それによって、抵抗６２を介してトランジスタ６３
が接続される。このトランジスタは抵抗５２を介してコ
ンデンサ５１の放電過程を開始する。コンデンサ５１の
電圧が抵抗５４，５５．５６によって場所６４で生ずる
閾値Ｕ２よりも低くなると、コンパレータ６５はその出
力部６６を“ハイレベルパから“ローレベル”に切り換
える。それによって、フリップ−フロップ６０は元の場
所に戻される。

トランジスタ６３は高い抵抗状態に切り換わり、コンデ
ンサ５１は新たに充電される。

コンダクタンスが大きい場合にも、第４図に示した回路
の確実な機能を達成するために、例えば抵抗５２と、測
定セル１３のコンダクタンス機能６７を有するコンデン
サ５１の間に、直流抑制のための結合コンデンサを組み
込むことができる。この場合、コンパレータ５Ｂ、６５
との接続部６８は抵抗５２と結合コンデンサの間に設け
なければならない。

他の好ましい例では、測定信号の評価の前に、前処理が
行われる。この前処理は例えば、周波数を定めるために
先ず割り算段に信号を通すことによって行われる。これ
は特に、測定された周波数がメガヘルツ範囲にあるとき
に有利である。一方、評価のために供される比較周波数
は大幅に低くすることができる。

更に、測定信号の評価の前に、積分することによって信
号をデユーティレシオに対応する電圧に変換することに
より、前処理を行うことができる。なぜなら、非常に高
い周波数、特にメガヘルツ範囲のデユーティレシオが、
後に接続された評価ユニットによってしばしば測定困難
であるからである。この手段によって特に、マイクロプ
ロセッサによる評価が容易になる。

更に、測定信号の評価の前に、次のようにして前処理を
行うと有利である。、すなわち、トリガ回路の高いポテ
ンシャル（“ハイレベル′°）の相の間、カウンタが外
部の高周波数の信号を高く計数し、低いポテンシャル（
“ローレベルパ）の相のときに低く計数し、周期の最後
のカウンタ計数状態がデユーティレシオの程度を示すよ
うにすることによって前処理を行うと有利である。この
場合、切り換え比が一般的であるときには、高い晴度が
得られる。

第６図の好ましい実施例では、測定が二つの相で行われ
る。この場合、第２の測定の際に、所定のコンデンサＣ
６１が測定セルコンデンサＣｘ６２に対して平行に接続
される。二つの異なる周波数が得られ、その評価はコン
デンサを介して出力を供給する。筒車な場合には、次式
％式％ 大量生産の場合には、接続されたコンデンサの代わりに
、第５図に示すように、接続可能な遅延素子を例えばフ
ィードバック分岐部６３に配置すると、非常に有利であ
る。

これはコンデンサの平行接続のように周波数を低下させ
る働きがあるので、周波数の同じような評価を行うこと
ができる。フィードバック分岐部６３には、遅延素子７
０が設けられている。この遅延素子によって、所定の長
さの遅延を行うことができる。スイッチ７１が閉じてい
るときに、遅延素子７０は接続解除される。−方、スイ
ッチ７１の開放時には再び働く。シュミット−トリガ７
２によってコンデンサ電圧お二つの闇値が監視されるの
で、コンデンサは常に充電および放電される。

本発明は、従来の気化器燃料とアルコールとの混合物に
限定されるものではなく、他の種類の燃料混合物にも適
用可能である。この他の種４゜ 類の燃料の成分は、異なる化学量論的必要空気量または
異なる発熱量を有する。

特許請求の範囲、上記説明および図において使用した参
照符号は専ら、明細書の良好な理解と読み易さのための
ものである。参照符号は、権利範囲を限縮するものでは
決してない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、燃料の水含有量とメタノール含有量に依存す
る、コンダクタンスＧの関数としての誘電率を示すグラ
フ、第２図は本発明による方法を実施するための測定セ
ルの好ましい例を示す図、第３図は内燃機関を制御また
はｌｉｌ　！ｆｆするために方法を使用する装置を概略
的に示す図、第４図は方法を実施するための回路の好ま
しい実施例としてのトリガ回路を示す図、第５図は接続
可能な遅延素子によって周波数変更を行う装置を概略的
に示す図、第６図は公知のコンデンサを平行に接続する
ことによって周波数を変更するための装置を概略的に示
す図である。 ３４・・・内燃機関 Ｕコ　　Ｎａ：ｌ ｒ″Ｐ１ｃ””＋　　　　Ｆｌ ＦＩＧ、　１ ＦＩｏ、　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、以下、アルコールと称する代替燃料を含む従来の種
   類の燃料によって駆動され、この燃料のアルコール成分
   が、その都度供給される燃料の量を調節するために、測
   定して調べられる、内燃機関の運転方法において、供給
   された燃料のアルコール成分の測定を、供給された燃料
   量の予備制御のために役立て一方、公知種類のラムダ調
   節装置を介して空気比の微調節を行うことを特徴とする
   内燃機関の運転方法。 ２、燃料のアルコール含有量が、測定セル内に収容され
   た燃料量の容量とコンダクタンスを測定することによっ
   て共通の回路内で求められることを特徴とする、請求項
   １記載の内燃機関の運転方法。 ３、共通の回路が振動性であり、その出力周波数が容量
   の度合として評価され、測定セル内の燃料量またはその
   一部が回路の容量部分の誘導体を形成していることを特
   徴とする、請求項２記載の内燃機関の運転方法。 ４、共通の回路がトリガ回路であり、このトリガ回路内
   で、測定セル内の燃料量またはその一部が周波数を決め
   るコンデンサの誘導体を形成していることを特徴とする
   、請求項２記載の内燃機関の運転方法。 ５、トリガ回路の周波数が回路の容量を求めるために評
   価されることを特徴とする、請求項４記載の内燃機関の
   運転方法。 ６、デューティレシオまたはトリガ回路の両接続状態の
   一つが、回路のコンダクタンスを決めるために評価され
   ることを特徴とする、請求項４または請求項５記載の内
   燃機関の運転方法。 ７、信号が積分によってデューティレシオに対応する電
   圧に変換されることにより、測定信号の評価の前に前処
   理を行うことを特徴とする、請求項６記載の内燃機関の
   運転方法。８、高いポテンシャルの相の間、カウンタが
   外部の高い周波数の信号を高く計数し、低いポテンシャ
   ルの間低く計数し、周期の終わりのカウンタ計数がデュ
   ーティレシオの程度を示すことにより、測定信号の評価
   の前に前処理を行うことを特徴とする、請求項６記載の
   内燃機関の運転方法。 ９、測定値が一方では、少なくとも一部が導電性であり
   かつ第１の電極をなす、測定セルの壁で測定され、他方
   では、少なくとも一部が導電性でありかつ第２の電極を
   なす流れ体で測定されることを特徴とする、請求項２〜
   ８のいずれか一つに記載の内燃機関の運転方法。 １０、共通の回路およびまたは測定信号の評価回路が、
   回路技術的およびまたはプログラム技術的に燃料配量シ
   ステムに統合されることを特徴とする、請求項２〜９記
   載のいずれか一つに記載の内燃機関の運転方法。 １１、測定セルが発生器内で周波数を決める素子として
   使用され、この素子の周波数が公知のコンデンサの平行
   接続によって変更され、異なる両周波数が容量をコンピ
   ュータ的にまたは回路技術的に決めるために評価される
   ことを特徴とする、請求項２記載の内燃機関の運転方法
   。 １２、周波数の変更が接続可能な遅延素子によって行わ
   れることを特徴とする、請求項１１記載の内燃機関の運
   転方法。