JPH0222538A - 混合液体の液体混合比検出器 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は、２種以上の混合液体の混合割合を光学的に検
出する混合液体の液体混合比検出器に係り、特にガソリ
ンとアルコールなどの燃料混合比を検出するに好適な混
合液体の液体混合比検出器に関する。

［従来の技術］ ガソリン代替燃料として天然ガス、石炭ガス、バイオマ
スより製造されるアルコール燃料をガソリンと混合させ
、既存の内燃機関に利用する試みが進められている。こ
のアルコール混合ガソリンは混合比が一定しないためそ
のまま使用すると、理論空燃比などの違いによりうまく
運転できなかったり、ＮＯｘ、ＨＣ，Ｃｏ等の発生を増
加さぜたりするので、適宜混合比を検出して最適な噴射
量を決定する必要がある。

この混合比を検出する技術として、この特許出願人は、
特願昭６１−２２５７８号、特願昭６２−１６０２４２
号、特願昭６２−４３９６０号等を提案している。これ
らは、互いに異なる２種以上の液体の混合比が変化した
場合にその混合液体の屈折率が変化し、これに伴い臨界
角が変化するので、発光素子からの光を受光素子で受け
、その変化した量を受光素子に発生する出力値変化で検
出していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、従来の技術では、発光強度の補正を行う補正
用の受光素子が必要だったり、温度変化による屈折率の
補正回路が必要だったりして、システムの部品点数が多
くなり、複雑でかさばり、コストが高くつく欠点があっ
た。

本発明の目的は、部品点数の低減により故障が少なく、
小型で、低価格な混合液体の液体混合比検出器の提供に
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題の達成のため、本発明は、２種以上の液体を混
合してなる混合液体中に配され、該混合液体より屈折率
が高い透光体製容器と、該容器内に封入されるとともに
、前記混合液体より屈折率が高い封入液体と、前記容器
に取り付けた発光素子と、一つ以上の受光素子とを備え
、前記容器の形状と、発光素子および受光素子の取り付
け位置との関係は、発光素子からの光が封入液体中を進
行し、容器壁に入射し、容器壁と液体との境界面で反射
し、再び封入液体中を進行して受光素子に入射するよう
に設定されるとともに、受光素子の位置は、検出したい
混合比を有する混合液体の臨界角に応じて配置された構
成を採用した。

［作用および発明の効果］ 本発明は、つぎの作用および効果を有する。

２種以上の液体を混合してなる混合液体中に配され、混
合液体より屈折率が高い透光体製容器と、容器内に封入
されるとともに、混合液体より屈折率が高い封入液体と
、容器に取り付けた発光素子と、一つ以上の受光素子と
を備え、容器の形状と、発光素子および受光素子の取り
付け位置との関係は、発光素子からの光が封入液体中を
進行し、容器壁に入射し、容器壁と液体との境界面で反
射し、再び封入液体中を進行して受光素子に入射するよ
うに設定されるとともに、受光素子の位置は、検出した
い混合比を有する混合液体の臨界角に応じて配置されて
いる。このため、 （ア）容器およびその内に封入された液体、発光素子お
よび一つ以上の受光素子だけで、２種以上の混合液体の
、任意の２種の液体の任意の混合比範囲が一つ以上検出
できる。

（イ）２種以上の混合液体および封入液体は、検出器周
囲に温度変化が生じても、互いに相が同じであるので各
々屈折率が同様に変化し、同一混合比での臨界角はほと
んど変わらない。

これらにより、検出器は、発光強度の補正を行う補正用
の受光素子や、温度変化による屈折率の補正回路が不要
となり、システムの構成が簡素化され、部品点数の低減
により故障が少なく、小型で、低価格となる。

［実施例］ つぎに本発明を第１図〜第４図に示す第１実施例に基づ
き説明する。

本発明の液体混合比検出器Ｓは、第１図に示すように、
ガラスケース１と、樹脂製内蓋２と、外蓋板３と、発光
素７−４と、受光素子５．６．７と、シリコンオイル８
とからなり、混合燃料タンクとプレッシャレギュレータ
くいずれも図示せず）とを連結するガソリンとメタノー
ルとの混合燃料９０が流れるパイプ９１内に突出して配
設される。

ガラスケース１は、段付き円筒状を呈した屈折率１．５
５の透光体のフリント硝子で、一端は開口され、径大の
段部１１となり、他端は閉じられ前記混合燃料９０と接
触状態に保たれている。この他端の外壁１２の１−流側
には、金属、金属酸化物の塗布、焼き付け、蒸着等によ
り反射面１３が、その下流側には黒色メツキ、黒色ガラ
ス焼き付け等により吸光面１４がそれぞれ第４図に示す
如く形成されている。また、内部には前記シリコンオイ
ル８が隙間なく封入されている。

エポキシ樹脂製内Ｍ２は、円板状を呈する透光体で、そ
の屈折率を１．５５とされ、前記段部１１に液密状態に
固着され、外壁面２１に発光素子４と、受光素７−５．
６．７とを埋設している。

外蓋板３は、先端面３１がエポキシ樹脂製内蓋２の外壁
面２１から光が入らないように、外壁面２１を塞いで固
着され、後端３２には前記発光素子４と、受光素子５．
６．７からの電極（図示せず）が取り付けられている。

発光素子４は、抵抗４１を通し、順電流をガリウム砒素
の発光ダイオード４２に流し、赤外光４３を発光させて
いる。また、この取り付け位置は、外壁面２１の図示左
寄り（上流側）である。

受光素子５．６．７は、発光ダイオード４２と同程度の
大きさで、ベースを開放にしたｎｐｎ３極シリコンホト
トランジスタ５１．６１．７１と、抵抗５２，６２．７
２と、抵抗５０とからなる。

これら受光素子は、第２図に示すように結線され、第３
図に示す如く、受光すると一定値の光電流が発生し、■
ｏｌＪアの出力電圧を略デジタル的に減少させるように
作動する。ホトトランジスタ５１．６］、７１の各位置
は、外壁面２１の図示右寄り（下流側）である０本実施
例では、ガソリンとメタノールの混合燃料９０のメタノ
ールの混合比が、（ア）０％以上２０％未満、（イ）２
０％以上４０％未満、（つ）４０％以上６０％未満、（
１）６０％以上の各範囲で、混合燃料９０のそれぞれの
臨界角に応じて配置されている。つまり、（ア）の場合
は、赤外光４３がホトトランジスタ５１．６１．７１の
どれにも入光せず、ＶＯＵＴは暗電流によるＶ、Ｈより
やや低い出力８１を発生し、（イ）の場合は、ホトトラ
ンジスタ５１のみ入光し、出力８２を発生し、（つ）の
場合は、５１．６１に入光し、出力８３を発生し、（１
）の場合は、５１．６１．７１全てに入光するようにな
り、出力８４を発生させている。

シリコンオイル８は、屈折率１．５５の液体である。

この検出器Ｓは、次のように作動する。

〈エンジン始動時〉 バイブ９１内の、はぼ停滞状態のガソリンとメタノール
との混合燃料９０の混合比を検出して、燃料噴射量およ
び点火時期を制御するコントローラ（図示せず）に伝え
、該コントローラは、エンジン始動における最適な設定
空燃比などを決定する。

〈＠機運転時〉 暖機運転が開始されるとバイブ９１内の混合燃料９０が
流れ始め、相分離などで不均一状態の混合燃料９０が混
じり合い、混合比が変化しても、この混合比を検出して
、前記コントローラは、暖機運転時における最適な燃料
噴射量を決定する。

〈通常運転時〉 排気管内に配設された酸素センサが活性になるため、は
とんど酸素センサの制御で、燃料噴射量は制御される。

く全開時ン 全１ａ時には、混合燃料の混合比を検出して、前記コン
トローラに伝え、燃料噴射量が制御される。

本実施例の混合液体の液体混合比検出器Ｓはつぎの作用
および効果を有する。

０発光ダイオード４２、抵抗４１、ホトトランジスタ５
１．６１．７１と抵抗５０．５２．６２．７２の比較的
少ない部品点数で、０％以上２０％未満、２０％以上４
０％未満、４０％以上６０％未満、６０％以上の各範囲
のメタノール混合比が検出できる。

■ガソリンとメタノールとの混合燃料９０と、シリコン
オイル８゛とは、ともに液体で、互いに相が同じなので
周囲の温度が変化しても、各々屈折率が同様に変化し、
同一混合比での臨界角はほとんど変わらない。

０発光ダイオード４２と、同程度の大きさで、ベースを
開放にしたｎｐｎ３１１シリコンホトトランジスタ５１
．６１．７１と抵抗５２．６２．７２と、抵抗５０とに
より、上記各範囲のメタノール混合比が略デジタル的に
変化する■。ｕ’ｒの出力電圧が得られる。このなめ補
止用の受光素子、補正回路などが要らない。

つぎに本発明を第５図に示す第２実施例に基づき説明す
る。

本実施例では、混合液体の液体混合比検出器１゛は、第
５図に示すように、ガラスケース１がバイプ９１の内壁
９２にはみ出さずに配置され、ガラスケース１の外壁１
２は透明のままで、ガラスケースｌ以外のパイプ９１の
内壁９２には、ガラスケース１の軸方向の長さに対応す
るように吸光面１４が形成されている。

本実施例では、赤外光４３の反射が一回のため、受光素
子５．６．７の位置決めが容易で、且つ、混合燃料９０
の流れの阻害がされ難い。

本発明は、上記実施例以外に次の実施態様を含む。

ａ、２種以上の液体とは、混合比が変化する液体が任意
の２種であり、且つ、透光体製容器および封入液体より
小さければ良く、燃料以外の液体であっても良く、流れ
の方向性は自由であり、また静止状態であっても良い。

ｂ、検出器は混合液体を包囲するパイプなどに固定され
ていなくても良い。

Ｃ９上記実施例で使用する混合燃料は、エタノール、Ｍ
ＴＢＥ、ブタノール、その他高級アルコールを含む複合
アルコールと、ガソリンとの混合液体、および上記アル
コール類と、軽油との混合液体であっても良い。

ｄ、受光素子は、必要により数、間隔を適宜法めれば良
く、それぞれの受光の除虫じる光電流は、各素子ごとに
異なっていても良く、光電流の変化により出力が増加す
る回路であっても良い。

０６発光素子、受光素子に使用される光は、単光色が望
ましいが、その波長は特に限定されない。

透光体製容器はガラスケースだけではなく、透明な樹脂
でも良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の、混合液体の液体混合比検出器の第１
実施例を示し、混合燃料が流れるパイプ内に突設された
状態を示す断面図である。 第２図は、本発明の、混合液体の液体混合比検出器の第
１実施例および第２実施例の回路図、第３図は、メタノ
ール混合比と出力電圧との関係を示すグラフである。 第４図は、反射面、吸光面の形成状態を示す説明図であ
る。 第５図は本発明の、混合液体の液体混合比検出器の第２
実施例を示し、混合燃料が流れるパイプ内に配設された
状態を示す断面図である。 図中　１・・・ガラスケース（透光体製容器）　４・・
・発光素子　５．６．７・・・受光素７−８・・・シリ
コンオイル（封入液体）９０・・・ガソリンとメタノー
ルとの混合燃料（混合液体）Ｓ、Ｔ・・・混合液体の液
体混合比検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２種以上の液体を混合してなる混合液体中に配され
   、該混合液体より屈折率が高い透光体製容器と、 該容器内に封入されるとともに、前記混合液体より屈折
   率が高い封入液体と、 前記容器に取り付けた発光素子と、 一つ以上の受光素子とを備え、 前記容器の形状と、発光素子および受光素子の取り付け
   位置との関係は、発光素子からの光が封入液体中を進行
   し、容器壁に入射し、容器壁と液体との境界面で反射し
   、再び封入液体中を進行して受光素子に入射するように
   設定されるとともに、受光素子の位置は、検出したい混
   合比を有する混合液体の臨界角に応じて配置された混合
   液体の液体混合比検出器。