JPH0717799Y2 - アルコール濃度検出装置付きアルコール・ガソリン混合燃料エンジン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、アルコール・ガソリン混合燃料を用いるエン
ジンに関し、特に燃料中のアルコール濃度を低温時にも
正確に検知する検出装置をそなえたアルコール・ガソリ
ン混合燃料エンジンに関する。

〔従来の技術〕

アルコール・ガソリン混合燃料を用いるエンジンで走行
する自動車が研究されている。このようなエンジンの運
転システムでは、アルコールがガソリンと比べて発熱量
が小さいため、発熱量の大きいガソリンの成分量を一定
以上に保つべく、アルコール濃度を検出しつつ、その濃
度に応じて燃料噴射量や点火時期等のエンジンにおける
運転パラメータを制御するようにしており、このような
制御を行なうにあたって、アルコール濃度を精度良く検
知することが重要な要素となる。

従来、燃料中のアルコール濃度を検知するセンサに用い
るものとしては、光位置式センサ、光量式センサ、静電
容量式センサ等が知られている。

光位置式センサは、プリズムと被検液との界面での光の
反射を光センサでとらえて臨界角（光が全反射する角
度）を検知し、臨界角の大きさで被検液の濃度を判定す
るものである。

光量式センサは、被検液中に挿入されたガラス棒の一端
にエミッタを置き、他端にレシーバを置いて、エミッタ
から放たれた光がガラス棒内を通ってレシーバに到達す
る際のガラス棒とそれを取り囲む被検液との境界での光
の全反射量の変化による光量の変化として被検液の濃度
を判定するものである。

また、静電容量式センサは、一対の電極間に被検液を充
填し、この電極に比較的高い周波数の方形波電圧を加え
て検出電圧と基準電圧との比較で被検液の濃度を判定す
るものである。

一方、アルコール・ガソリン混合燃料には第６図の三成
分系の相溶図に示すような相分離の問題がある。燃料中
のアルコール濃度が比較的低い（例えば、５〜50％）場
合、低温時に燃料が相分離を生じ、その際、上層には比
重の小さいガソリンを主成分とする燃料が、また下層に
はアルコールを主成分とする比重の大きい燃料が集ま
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述のような従来のアルコール混合割合の検
知センサを用いるエンジン制御システムでは、低アルコ
ール燃料（例えば、アルコール濃度５〜50％）を使用す
る際、燃料温度が低い（例えば０℃以下）と、燃料が相
分離をおこし、センサは分離した２相のうちの上層もし
くは下層の燃料中のアルコール濃度を検出し、全体とし
てのアルコール濃度を正確に検知し得ないため、センサ
信号によって制御される燃料噴射量、点火時期、その他
のエンジンパラメータが不適当な値で運転されることと
なり、不具合が生じる。

本考案は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、燃料をその温度に応じて加熱し、燃料の相分離が
発生しない状態でアルコール含有率を正確に検知し、エ
ンジン運転の適正化をはかれるようにしたアルコール濃
度検出装置付きアルコール・ガソリン混合燃料エンジン
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本考案のアルコール濃度検
出装置付きアルコール・ガソリン混合燃料エンジンは、
アルコール・ガソリン混合燃料エンジンにおいて、同エ
ンジンへ供給される燃料中のアルコール濃度を検出して
同エンジンの制御部へアルコール濃度検出信号を送るア
ルコール濃度検出装置をそなえ、同検出装置が、上記エ
ンジンの吸気管へ通じる燃料供給通路に介装されて、同
検出装置にアルコール濃度センサが配設されるととも
に、同センサの上流に同センサによるアルコール濃度の
検出に先立って燃料をその温度に応じ加熱して相分離を
防止すべく作動するよう制御される燃料加熱手段が配設
されたことを特徴としている。

〔作用〕

上述の本考案のアルコール濃度検出装置付きアルコール
・ガソリン混合燃料エンジンでは、アルコール・ガソリ
ン混合燃料がエンジン吸気管へ通じる燃料供給通路に介
装されたアルコール濃度センサの上流で、同センサによ
る濃度検出に先立って燃料加熱手段により加熱されて温
度上昇するため、燃料の相分離が解消される。そしてア
ルコール濃度センサでは、燃料の温度やセンシング位置
にかかわりなく、正確なアルコール濃度が検出され、検
出されたアルコール濃度検出信号は、エンジンの制御部
に送られる。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例について説明すると、第１〜５図
は本考案の一実施例としてのアルコール濃度検出装置付
きアルコール・ガソリン混合燃料エンジンを示すもの
で、第１図はその全体システム図、第２図はその燃料供
給系のブロック図、第３図はそのアルコール濃度検出装
置のシステム図、第４図はそのアルコール濃度検出装置
の動作のフローチャートであり、第５図はそのアルコー
ル濃度検出装置の出力電圧の燃料温度特性図である。

第１図に示すように、このシステムは、エンジン10に関
連する吸気系，排気系，燃料供給系，点火系およびこれ
らの制御系から構成されている。

吸気系は、エンジン10の吸気ポートに接続する吸気管1
1、エアクリーナ14、スロットル弁15、バイパス通路1
6、バイパス通路絞り弁17、アイドルスピード通路18お
よびアイドルスピードコントローラ19をそなえている。

排気系は、エンジン10の排気ポートに接続する排気管1
2、触媒13を内装したコンバータをそなえている。

また、燃料供給系は、燃料タンク20、撹拌装置21、燃料
ポンプ22、燃圧レギュレータ23、フィルタ24およびイン
ジェクタ26をそなえている。

点火系は、点火プラグ28、イグニションコイル29および
ディトリビュータ30をそなえている。

これら各系には、排気濃度を検出するO₂センサ33、排気
温度を検出する温度センサ34、エンジン冷却水温を検出
する水温センサ35、クランク角センサ36、吸気圧を検出
する圧力センサ37、スロットル弁開度を検出する角度セ
ンサ38およびアルコール・ガソリン混合燃料のアルコー
ル濃度を検出するアルコール濃度検出装置39が配設され
ており、これら各センサ類は制御用のコンピュータ40に
各検出情報を入力可能に接続されている。なお、第１図
に示す矢印はコンピュータ40の指令信号が与えられる各
部所を示す。

第２図は、上述のシステムにおける燃料供給系の詳細を
点火系との関連でブロック化して示すもので、インジェ
クタ26からの吸気管11内への燃料噴射は、主としてその
タイミングをエンジン回転数検出手段からの信号によ
り、また噴射時間を空気量検出手段からの信号により決
定される制御ユニットからの指令で燃料供給手段により
行なわれる。

アルコール濃度検出装置39は、エンジンの吸気管11へ燃
料を噴射するインジェクタ26に通じる燃料供給通路に介
装されるよう構成されており、第３図に示すように、ア
ルコール濃度センサ１をそなえている。そして、アルコ
ール濃度センサ１の上流には燃料加熱手段２が配設さ
れ、下流には燃料温度検出手段３が配設されている。

アルコール濃度センサ１は、燃料供給通路にその一面を
接して配設されたプリズム４、光源としてのLED5および
光位置センサ６をそなえており、この光位置センサ６か
らの信号はコンピュータ７に入力されるよう構成されて
いる。一方、アルコール濃度センサの上流に配設された
燃料加熱手段２は温度上昇速度の速いPTCヒータで構成
されており、燃料温度検出手段３は水温センサに一般的
に使用されているサーミスタで構成されている。

このように構成されたアルコール濃度検出装置39におい
て、アルコール・ガソリン混合燃料が流れる際に、プリ
ズム３と燃料との界面でLED4を出た光が全反射して光位
置センサ５に達する臨界角が検知され、この臨界角の大
きさで燃料のアルコール濃度が判定される。

そして、この検知装置39では、第４図に示すように、燃
料温度検出手段により常に燃料温度の読み込みが行なわ
れ、燃料温度が０℃以下の場合はPTCヒータがオンさ
れ、再度燃料温度の読み込みが行なわれ、これが０℃以
下であるとPTCヒータによる燃料加熱が継続される。

このようなフローが続けられ、やがて燃料温度が０℃を
越えると、PTCヒータがオフされ、ここで始めてアルコ
ール温度センサ出力の読み込みが行なわれ、以下アルコ
ールブレンド率の演算、燃料噴射時間すなわち噴射パル
ス幅の演算、それに応じた制御パルス幅の出力がエンジ
ンの制御部としてのコンピュータ40により行なわれる。
こうしたフローはエンジン運転中継続される。

このように構成されたアルコール濃度検出装置付きアル
コール・ガソリン混合燃料エンジンによれば、センサ位
置が下層にあって、第５図に示すように、例えば燃料温
度が−20℃で出力電圧が３を示すべきところ、燃料の相
分離が発生する−10℃以下において、アルコール濃度の
センサ出力が図に実線で示すように低下する場合でも、
検出部における燃料濃度の上昇により、このような低温
での計測が回避され、実際の燃料温度に対してセンサの
検出特性をあたかも点線に示すように延長させたような
結果となり、正確な値の出力電圧をセンサ出力として検
出可能となる。

以上、本考案を一実施例に基づき詳述したが、本考案
は、上述の実施例のみに限定されるものではなく、実用
新案登録請求の範囲に記載の事項の範囲で種々変更して
実施可能なものであり、燃料加熱手段、アルコール濃度
センサ、燃料温度検出手段は必ずしも一体とする必要は
なく、これらは各々分離して配置することも可能であ
り、要は燃料加熱手段の下流にアルコール濃度センサを
配置し、燃料温度検出手段を燃料加熱手段の下流に配置
すればよく、燃料温度検出手段はアルコール濃度センサ
の上流に配置してもよい。

また、アルコール濃度センサとしては、光位置センサに
限らず他の光学式のものを用いてもよいし、静電容量式
のものを用いてもよい。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案のアルコール濃度検出装置
付きアルコール・ガソリン混合燃料エンジンによれば、
低温時や燃料の水分量が増加して相分離が生じた場合で
も、アルコール濃度センサの上流で燃料が加熱されて、
アルコール濃度検出時の燃料の相分離が解消されるの
で、燃料の温度やセンシング位置にかかわりなく正確な
アルコール検出信号に基づく適切なエンジン運転のパラ
メータの制御が実現される効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本考案の一実施例としてのアルコール濃度
検出装置付きアルコール・ガソリン混合燃料エンジンを
示すもので、第１図はその全体システム図、第２図はそ
の燃料供給系のブロック図、第３図はそのアルコール濃
度検出装置のシステム図、第４図はそのアルコール濃度
検出装置の動作のフローチャート、第５図はそのアルコ
ール濃度検出装置の出力電圧の燃料温度特性図であり、
第６図はアルコール・ガソリン混合燃料の相溶図であ
る。 １……アルコール濃度センサ、２……燃料加熱手段、３
……燃料温度検出手段、４……プリズム、５……LED、
６……光位置センサ、７……コンピュータ、10……エン
ジン、20……燃料タンク、26……インジェクタ、39……
アルコール濃度検出装置、40……エンジンの制御部とし
てのコンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 魚谷 不二人 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−210229（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−115939（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アルコール・ガソリン混合燃料エンジンに
   おいて、同エンジンへ供給される燃料中のアルコール濃
   度を検出して同エンジンの制御部へアルコール濃度検出
   信号を送るアルコール濃度検出装置をそなえ、同検出装
   置が、上記エンジンの吸気管へ通じる燃料供給通路に介
   装されて、同検出装置にアルコール濃度センサが配設さ
   れるとともに、同センサの上流に同センサによるアルコ
   ール濃度の検出に先立って燃料をその温度に応じ加熱し
   て相分離を防止すべく作動するよう制御される燃料加熱
   手段が配設されたことを特徴とする、アルコール濃度検
   出装置付きアルコール・ガソリン混合燃料エンジン。