JPH04256837A - 液体混合比センサの制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２種の燃料が混合され
た混合燃料等における液体の混合比を測定するための光
学式の液体混合比センサの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ガソリンとアルコールとが混合
された混合燃料等の液体の混合比を測定するために、容
器内に設けられた光学プリズムの端面を容器から露出さ
せて混合液体に浸すための界面とし、端面に対して容器
の内側から光を照射した場合の界面における照射光の反
射率が、混合液体の屈折率に応じて異なることを利用し
て、混合液体の混合比を検出する液体混合比センサが考
えられている。そのために、発光素子と受光素子とを光
学プリズムに対して所定の関係になるように容器内に配
し、端面で反射した発光素子の照射光を受光素子で受光
し、制御装置ではその受光量に基づいて混合比が算出さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の構成に
よって混合比を求める場合には、発光素子から照射され
る照射光が一定の輝度に維持されている必要があり、そ
のために、混合比を求めるための受光素子とは別に発光
素子の照射光（輝度）を監視するための監視用の受光素
子として例えばフォトダイオードを容器内に配し、フォ
トダイオードの受光信号によるフィードバック制御によ
って発光素子を制御することが考えられる。しかし、フ
ォトダイオードは、出力電流が小さく、出力信号をその
ままフィードバック制御のための制御信号とするとがで
きないため、高増幅回路によって電流値を増幅しなけれ
ばならない。ところが、高増幅回路によって増幅した信
号をフィードバック制御に用いると、高増幅回路の高利
得によって発振する可能性があり、安定した動作を望む
ことができないという問題がある。

【０００４】本発明は、動作が安定し、精度の優れた液
体混合比センサの制御装置を提供することを目的とする
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、２種の透光性
の液体を混合した被測定液体に端面が浸される光学プリ
ズムを容器内に設け、前記端面に向かって照射光を発す
る発光素子と少なくとも前記端面で反射した前記照射光
を受光する受光素子とをそれぞれ前記容器内に配し、前
記受光素子の受光量に基づいて前記被測定液体の混合比
を算出する液体混合比センサの制御装置において、前記
容器内に前記発光素子の照射光を直接受光するための監
視用受光素子を配するとともに、該監視用受光素子の受
光信号に基づいて前記発光素子をフィードバック制御す
るための制御回路を備え、該制御回路には、オペアンプ
によって前記監視用受光素子の受光信号を増幅するため
の高増幅回路を構成し、前記オペアンプの出力を入力に
帰還するための帰還抵抗にコンデンサを並列に接続した
ことを技術的手段とする。

【０００６】

【作用】本発明では、監視用の受光素子が容器内に配さ
れており、この受光素子の受光信号は、オペアンプによ
って構成された高増幅回路によって増幅され、発光素子
のフィードバック制御に用いられる。従って、発光素子
の輝度を、あらかじめ決められた状態に維持することが
できる。一方、オペアンプには、出力を入力に帰還する
ための帰還抵抗にコンデンサが並列に接続されているた
め、フィードバック制御の制御回路全体としてローパス
フィルタが形成されるとになり、オペアンプによる高増
幅回路によって増幅された信号に基づいた制御回路によ
るフィードバック制御が行なわれても、オペアンプを含
む制御回路において発振を起こすことがない。

【０００７】

【発明の効果】本発明では、監視用の受光素子の信号を
増幅するオペアンプの出力と入力とがコンデンサによっ
て接続されているため、制御回路によって監視用の受光
素子の受光信号に基づいて発光素子をフィードバック制
御しても、発振を起こさない。従って、発光素子のフィ
ードバック制御が安定し、発光素子の輝度を一定に維持
することができる。この結果、制御装置の動作が安定し
、測定される混合比の精度が向上する。

【０００８】

【実施例】次に、本発明を、ガソリンとアルコールとを
混合した混合燃料の燃料混合比を検出するための燃料混
合比センサ１００における実施例に基づいて説明する。 図２に示す燃料混合比センサ１００において、１０はセ
ンサユニットであり、１はセンサユニット１０によって
混合比が検出される混合燃料を通過させるためのステン
レス製の燃料パスである。

【０００９】燃料パス１は、図示しない燃料タンクから
内燃機関に燃料を供給するための燃料供給路中に配され
、燃料混合比を検出するための円柱状の測定室となる燃
料溜２が形成され、燃料パス１には、燃料溜２と連通す
る燃料接続管１０１、１０２が対向して接続されている
。燃料パス１は、燃料溜２の上部がセンサユニット１０
を嵌合するための嵌合用開口となっており、センサユニ
ット１０は、Ｏリング５によって気密性が確保されて燃
料溜２に面して嵌められている。

【００１０】センサユニット１０は、２段構造の円筒形
状を呈するステンレス製の主体金具１１と円柱形状の光
学ガラス２０とを、所定の治具を用いた窒素雰囲気炉内
での熱処理によって融着用の環状ガラス１７によって接
合して固定し、主体金具１１と光学ガラス２０との接合
部の気密性を確保するとともに、発光素子としての発光
ダイオード３１と、混合比検出用の受光素子としての検
出用フォトダイオード３２、発光ダイオード３１の輝度
を一定に維持するための監視用の受光素子としての監視
用フォトダイオード３３をそれぞれセラミックス製の素
子基板３４、３５に固着して、樹脂製の基板ホルダ４０
、５０によって主体金具１１内で光学ガラス２０に対し
て所定の配置で支持したものである。

【００１１】なお、発光ダイオード３１は、チップの状
態で素子基板３４に実装され、各フォトダイオード３２
、３３は、素子基板３５に面実装されており、各素子は
、それぞれ各基板３４、３５に備えられた導体パターン
を介して複数のリード線３６、３７によって、図示しな
い制御装置６０に接続されている。また各リード線３６
、３７を貫通させるために基板ホルダ５０に形成された
複数の貫通穴５３は、シリコン接着剤１８によって密封
され、基板ホルダ５０の内側には、エポキシ樹脂１９が
充填されて気密性が確保される。

【００１２】制御装置６０は、図３に示すとおり、発光
ダイオード３１の輝度が一定に保たれるようにするため
に、発光ダイオード３１の照射光を直接受光する監視用
フォトダイオード３３の受光信号によって発光ダイオー
ド３１をフィードバック制御するＬＥＤ電流制御回路７
０と、発光ダイオード３１から照射される照射光のうち
、燃料溜２に対して界面をなす光学ガラス２０の端面２
１で反射したものを、発光ダイオード３１から直接受光
するものとともに受光する検出用フォトダイオード３２
の受光信号に基づいて屈折率を検出する屈折率検出回路
６１とからなり、図示しない定電圧回路を備えている。

【００１３】屈折率検出回路６１は、検出用フォトダイ
オード３２の出力電流を増幅して電圧信号に変換する電
流電圧変換回路６２と、電流電圧変換回路６２の出力を
その電圧に応じた周波数のパルス信号に変換するＶ／Ｆ
変換回路６３と、燃料溜２内を通過する混合燃料の温度
を検知するために配された温度センサ６４の検出信号を
、Ｖ／Ｆ変換回路６３の出力信号を搬送波としてそのパ
ルス幅を変調するＰＷＭ回路６５とからなる。本実施例
では、制御装置６０の出力としてのＰＷＭ回路６５の出
力には、屈折率信号としての周波数と温度信号としての
パルス幅とが情報として含まれており、車両に搭載され
たマイクロコンピュータ８０の演算処理によって、検出
された屈折率が温度によって補正され、混合燃料の混合
比が算出される。

【００１４】一方、ＬＥＤ電流制御回路７０は、図１に
その具体的な回路構成を示すとおり、監視用フォトダイ
オード３３の出力電流を増幅するためのオペアンプ７１
と、オペアンプ７１によって増幅された監視用フォトダ
イオード３３の出力に基づいて発光ダイオード３１の輝
度をフィードバック制御するためのオペアンプ７２とを
主構成とする。

【００１５】オペアンプ７１は、帰還抵抗７３によって
入力が出力に対して逆位相となった反転増幅による電流
検出回路が形成され、ここでは特に、利得が非常に大き
な高増幅回路が形成されている。このため、オペアンプ
７２によるフィードバック制御において、ＬＥＤ電流制
御回路７０全体が発振しないようにするために、帰還抵
抗７３と並列に発振防止用のコンデンサ７４を接続して
いる。これによって、ＬＥＤ電流制御回路７０は、高周
波数の利得が制限されるローパスフィルタを形成するこ
とになるため、発振を起こすことがない。

【００１６】以上の構成からなる本実施例の液体混合比
センサの制御装置６０では、発光ダイオード３１から照
射された照射光は、監視用フォトダイオード３３によっ
て直接受光され、ＬＥＤ電流制御回路７０によって発光
ダイオード３１の輝度が一定に保たれる。このとき、オ
ペアンプ７２によるフィードバック制御によって、発光
ダイオード３１および監視用フォトダイオード３３を介
してＬＥＤ電流制御回路７０には閉ループが形成される
が、オペアンプ７１においては、帰還抵抗７３と並列に
発振防止用のコンデンサ７４によって高周波数がカット
されるため、ＬＥＤ電流制御回路７０が発振することが
ない。

【００１７】燃料溜２内を通過する混合燃料の屈折率は
、温度が一定の場合には、混合燃料の混合比に応じて一
義的に決まり、その屈折率に応じて発光ダイオード３１
の照射光の反射角度の臨界角が決まるため、上記のＬＥ
Ｄ電流制御回路７０によって発光ダイオード３１の輝度
が一定に保持された状態では、光学ガラス２０と混合燃
料との界面で反射する照射光の量は、混合燃料の混合比
に応じて決まり、混合比に応じた光量が検出用フォトダ
イオード３２に受光される。従って、屈折率の検出精度
が向上するとともに、屈折率を安定して検出することが
できる。また、本実施例では、燃料溜２を通過する混合
燃料の温度を検出するための温度センサが備えられてい
るため、検出された屈折率をその温度に応じて補正する
ことによって混合燃料の混合比を高精度で求めることが
できる。本実施例では、発光ダイオード３１の照射光を
監視するための監視用フォトダイオード３３を、光学ガ
ラス２０を挟んで発光ダイオード３１の反対側に配した
が、監視用フォトダイオード３３は、端面２１での反射
光が受光しない位置であればよく、例えば、発光ダイオ
ード３１の近傍でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の燃料混合比センサの制御装置
におけるＬＥＤ電流制御回路を示す回路図である。

【図２】本発明の実施例を示す燃料混合比センサの断面
図である。

【図３】本発明の実施例の燃料混合比センサの制御装置
の機能構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０　　センサユニット（液体混合比センサ）１１　　
主体金具（容器） ２０　　光学ガラス（光学プリズム） ２１　　端面 ３１　　発光ダイオード（発光素子） ３２　　検出用フォトダイオード（受光素子）３３　　
監視用フォトダイオード（監視用受光素子）６０　　制
御装置（液体混合比センサの制御装置）７０　　ＬＥＤ
電流制御回路（制御回路）７３　　帰還抵抗 ７４　　コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　２種の透光性の液体を混合した被測定
   液体に端面が浸される光学プリズムを容器内に設け、前
   記端面に向かって照射光を発する発光素子と少なくとも
   前記端面で反射した前記照射光を受光する受光素子とを
   それぞれ前記容器内に配し、前記受光素子の受光量に基
   づいて前記被測定液体の混合比を算出する液体混合比セ
   ンサの制御装置において、前記容器内に前記発光素子の
   照射光を直接受光するための監視用受光素子を配すると
   ともに、該監視用受光素子の受光信号に基づいて前記発
   光素子をフィードバック制御するための制御回路を備え
   、該制御回路には、オペアンプによって前記監視用受光
   素子の受光信号を増幅するための高増幅回路を構成し、
   前記オペアンプの出力を入力に帰還するための帰還抵抗
   にコンデンサを並列に接続したことを特徴とする液体混
   合比センサの制御装置。