JPH07225228A

JPH07225228A - 燃料性状判別装置

Info

Publication number: JPH07225228A
Application number: JP6039121A
Authority: JP
Inventors: Manabu Iwasaki; 学岩崎; Susumu Sakagami; 進坂上
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波センサの超音波信号の発信から受信ま
での遅延時間を測定し、この遅延時間から燃料の密度を
算出し、この密度から性状を判別する。【構成】燃料タンク９からガソリンＧをエンジン１に
供給するガソリン配管１１の途中に、超音波センサを有
する測定部１５を設ける。そして、測定部１５からガソ
リンＧ中の炭化水素に対応した遅延時間が検出でき、こ
の遅延時間からコントロールユニット２１内で密度を算
出し、この密度から燃料の性状を軽質，重質等として判
別することができ、この性状に応じてエンジンの制御を
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジン等に
使用される燃料（ガソリン）が重質油であるか、軽質油
であるか等の性状を判別するのに用いて好適な燃料性状
判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジンの燃料として
使用されている純正ガソリンには、ヘプタン，ペンタン
等の炭化水素を主成分とする軽質ガソリンと、ベンゼン
等の炭化水素を主成分とする重質ガソリンとがあり、さ
らに細かく分ければ軽質ガソリン，中質ガソリン，重質
ガソリンの３種類に分かれる。

【０００３】そして、自動車用エンジンに用いられるガ
ソリンは、通常軽質ガソリンにマッチングして点火時期
等が設定されている。しかし、最近では重質ガソリンの
使用が一般化してきていること、大気汚染法の施工等の
理由により、ガソリンの重質化が進んでいる。

【０００４】然るに、軽質ガソリンにマッチングさせ、
点火時期等を制御するように設定されたエンジンに、重
質ガソリンを燃料として使用した場合には、軽質ガソリ
ンに比較して着火時期が遅れる結果、全体としてリーン
化傾向となり、低温時の始動性、運転性の悪化を招くと
いう問題がある。また、走行状態においても、重質ガソ
リン使用時には、息つぎ現象等の運転性能の悪化を起す
ばかりでなく、不完全燃焼によって排気ガス中の有害成
分が増大する等の問題が発生する。

【０００５】一方、前述とは逆に、重質ガソリンにマッ
チングさせて点火時期等を制御するように設定されたガ
ソリン車に、軽質ガソリンを使用した場合には、全体と
してオーバリッチ傾向となり、点火プラグに「くすぶ
り」が発生するという問題がある。

【０００６】上記の問題を解決するために、燃料の性状
を判別する方法として、光の屈折率または反射率を利用
する光学式の性状判別装置は一般に広く知られている。

【０００７】この光学式の性状判別装置は、予め記憶さ
れた固有の屈折率または反射率を基にして検出されたガ
ソリンの屈折率または反射率によって燃料の性状を判別
するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による光学式の性状判別装置は、光源，受信装置
または反射装置が必要となって、部品点数が多くなると
いう問題がある。

【０００９】また、これらの光源，受信装置または反射
装置等の表面が汚れると、光量，屈折率または反射率が
変化して誤差が生じ、正確な性状判別を行うことができ
ないという問題があった。

【００１０】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は簡単な構造で燃料性状を判別で
きるようにした燃料性状判別装置を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１による発明が採用する燃料判別装置
は、燃料供給配管の途中に設けられ、超音波信号の発信
から反射波受信までの遅延時間を計測する超音波センサ
を有する測定部と、該測定部から検出された遅延時間に
基づいて、燃料の性状を判別処理する処理部とを備え、
該処理部は、予め記憶された前記超音波センサの遅延時
間に対する密度の特性から前記測定部によって検出され
た遅延時間に基づいて密度を検出する密度検出手段と、
該密度検出手段の検出密度に基づいて燃料の軽質，重質
を判定する性状判定手段とから構成したことにある。

【００１２】また、請求項２のように性状判別手段は、
燃料の軽質と重質との間にある中質も判定することがで
きる。

【００１３】さらに、請求項３のように測定部は、燃料
流入口と燃料流出口が形成された底部を有する有底状管
体と、該有底状管体の開口部に設けられ、超音波信号が
底部に向けて発信される超音波センサが固着された蓋部
とから構成できる。

【００１４】一方、請求項４のように前記有底状管体
は、該有底状管体の開口部に形成された燃料流入口と底
部側に形成された燃料流出口との間で、連続的に流れが
生じるように形成することが望ましい。

【００１５】また、請求項５のように測定部は、燃料供
給配管の途中に接続された直管状管体と、該直管状管体
の径方向一側の側面に設けられた超音波センサとから構
成できる。

【００１６】さらに、請求項６のように測定部は、燃料
供給配管の途中に接続され、所定距離を離間して形成さ
れた一対の湾曲部を有するアングル状管体と、該アング
ル状管体の一方の湾曲部に設けられ、他方の湾曲部に向
けて超音波信号を発信する超音波センサとから構成でき
る。

【００１７】

【作用】請求項１の構成により、測定部において超音波
センサからの超音波信号が反射して帰ってくるまでの遅
延時間を測定し、この遅延時間を予め記憶された特性に
基づいて密度を算出し、この算出された検出密度から性
状判定手段によって、燃料の軽質油であるか、重質油で
あるかを判定することができる。

【００１８】また、請求項２のように中質油の判定もで
きる構成とすることにより、細かな性状判別を可能とす
る。

【００１９】さらに、請求項３のように前記測定部を構
成することにより、有底状管体の開口部を施蓋する蓋部
に超音波センサを設けて、該超音波センサからの超音波
信号が底部から反射する遅延時間を検出し、燃料の密度
を測定する。

【００２０】一方、請求項４のように前記有底状管体
を、有底状管体の上側に形成した燃料流入口と下側に形
成した燃料流出口との間で、連続的に流れが生じるよう
に形成したから、ベーパの発生を防止し正確な遅延時間
を検出することができる。

【００２１】また、請求項５のように測定部を、直管状
管体と該直管状管体の径方向一側の側面に設けた超音波
センサとから構成したから、測定部を簡単に形成でき
る。

【００２２】さらに、請求項６のように前記測定部を、
所定距離を離間して形成された一対の湾曲部を有するア
ングル状管体と、該アングル状管体の一方の湾曲部に設
けられ、他方の湾曲部に向けて超音波信号を発信する超
音波センサとから構成したから、超音波信号の伝播距離
を長く確保することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図７に基
づき説明する。

【００２４】まず、図１ないし図４に本発明による第１
の実施例を示す。

【００２５】図中、１は例えば４気筒のエンジンを示し
（１気筒のみ図示）、該エンジン１はシリンダ１Ａと、
該シリンダ１Ａ上に搭載されたシリンダヘッド１Ｂと、
該シリンダ１Ａ内を往復動するピストン１Ｃとから大略
構成されている。２は各シリンダ１Ａの上側に位置して
シリンダヘッド１Ｂに設けられた点火プラグ（１個のみ
図示）を示し、該点火プラグ２は後述のコントロールユ
ニット２１から点火信号が出力されたときに、シリンダ
１Ａ内の混合気を燃焼（爆発）させるようになってい
る。

【００２６】３は基端側が分岐管となってシリンダ１Ａ
のシリンダヘッド１Ｂの吸気側に設けられたインテーク
マニホールドを示し、該インテークマニホールド３の先
端側には吸気フィルタ４が設けられ、途中には吸気空気
量を計測するエアフロメータ５、スロットルバルブスイ
ッチ６が付設されたスロットルバルブ７等が設けられ、
さらにシリンダヘッド１Ｂの近傍に位置して噴射弁８が
設けられ、該噴射弁８はコントロールユニット２１から
の噴射信号によってエンジン１内にガソリンＧを噴射す
るものである。

【００２７】９は内部にガソリンＧを貯えるガソリンタ
ンクで、該ガソリンタンク９内にはインタンク型ガソリ
ンポンプ１０が設けられている。１１は燃料供給配管と
してのガソリン配管で、該ガソリン配管１１の一端はガ
ソリンフィルタ１２を介してガソリンポンプ１０の吐出
側と接続され、その他端は噴射弁８、圧力レギュレータ
１３の流入側と接続され、該圧力レギュレータ１３の流
出側はリターン配管１４を介してガソリンタンク９と接
続されている。

【００２８】１５は例えばガソリン配管１１の途中に設
けられた本実施例による燃料性状判別装置の測定部を示
し、該測定部１５は図２に示すように、上側がフランジ
部１６Ａとなった有底筒状の有底状管体１６と、該有底
状管体１６の上側に位置して径方向に突設された燃料流
入口１７と、前記有底状管体１６の下側に位置して径方
向に突設された燃料流出口１８と、前記有底状管体１６
のフランジ部１６Ａを施蓋する蓋部１９と、該蓋部１９
に固着され、前記有底状管体１６の底部１６Ｂに向けて
超音波信号を発信する超音波センサ２０とから大略構成
されている。

【００２９】ここで、前記燃料流出口１８の内径面と有
底状管体１６の底部１６Ｂとは段差がないように形成さ
れているから、燃料が開口部側の燃料流入口１７から底
部１６Ｂ側の燃料流出口１８に向けて矢示Ｆ方向に連続
的に流れるようになっている。そして、当該測定部１５
はガソリン配管１１の途中に設けられているから、燃料
は燃料流入口１７から有底状管体１６内に流入し、有底
状管体１６内の燃料は燃料流出口１８からガソリン配管
１１に向け、滑らかに流出する。

【００３０】一方、前記超音波センサ２０は、発信部と
受信部とを有する送受信一体型となり、発信部と受信部
は、圧電振動子，磁歪振動子または電磁誘導型振動子等
によって構成されている。そして、いずれの振動子にお
いても電気エネルギを弾性エネルギに変換することによ
り、超音波信号を底部１６Ｂに向けて発信し、底部１６
Ｂで反射した反射波が超音波センサ２０で受信されるこ
とにより弾性エネルギを電気エネルギに変換する。そし
て、なお、実施例による測定部１５においては、超音波
センサ２０と底部１６Ｂとの間の距離は伝播距離Ｄ1 と
なり、超音波信号発振から反射波受信までの時間を遅延
時間τとして検出するようになっている。

【００３１】また、測定部１５においては、ガソリンの
性状、即ちガソリン中に含まれる炭化水素（キシレン，
ヘキサン等）の成分によって、超音波信号が透過する時
間が異なり、周波数２００kHz ，伝播距離Ｄ1 ＝６０mm
のときの、遅延時間τに対する密度ｄは、図３に示すよ
うな特性が得られている。

【００３２】２１は本実施例による燃料性状判別装置の
処理部をなすコントロールユニットを示し、該コントロ
ールユニット２１は例えばマイクロコンピュータ等によ
って構成され、該コントロールユニット２１はＲＡＭ，
ＲＯＭ等からなる記憶回路（図示せず）を含み、図４に
示す性状判別処理プログラムの他に、噴射量演算プログ
ラム、点火時期制御プログラム（いずれも図示せず）等
が内蔵されている。さらに、記憶エリア２１Ａ内には図
３に示すマップが記憶されている。

【００３３】ここで、図３に示す特性マップは、既知の
性状の確定したガソリンについて、横軸にガソリン中を
超音波信号が伝播距離Ｄ1 ＝６０mmを往復する遅延時間
τをとり、縦軸には密度ｄ〔kg／ｍ³ 〕を取ったもの
で、また遅延時間τは伝播距離Ｄ1 の距離寸法によって
適宜設定されるものである。

【００３４】本実施例による燃料性状判別装置は上述し
た如くに構成されるが、次に、図４に示すプログラムを
参照しつつ性状判別処理を説明する。

【００３５】まず、ステップ１で、測定部１５の超音波
センサ２０から遅延時間τを読込み、ステップ２では、
図３の特性を参照しつつ、検出された遅延時間τに対応
した密度ｄを算出する。

【００３６】ステップ３では、検出された密度ｄに基づ
いて性状判別を行う。即ち、度ｄ≦７５０，密度ｄ＞７
５０の２つの範囲での判定を行う（なお、密度ｄの単位
はkg／ｍ³ である）。

【００３７】ステップ３において、密度ｄ≦７５０とな
った場合には、ステップ４に移り、測定された燃料は軽
質ガソリンと判定し、ステップ５で燃料が軽質ガソリン
であることを記憶エリア２１Ａに記憶し、ステップ８で
リターンする。

【００３８】また、ステップ３において、密度ｄ＞７５
０となった場合には、ステップ６に移り、測定された燃
料は重質ガソリンと判定し、ステップ７で燃料が重質ガ
ソリンであることを記憶エリア２１Ａに記憶し、ステッ
プ８でリターンする。

【００３９】このように、本実施例による燃料性状判別
装置においては、超音波センサ２０からの遅延時間τに
より燃料の密度ｄを算出し、この密度ｄから燃料の性状
を軽質か、重質かを判別するようにしたから、燃料の性
状を正確に判別することができる。そして、燃料噴射
量，点火時期制御等のエンジン制御を最適な状態で行う
ことができる。

【００４０】また、測定部１５の構成部品は少なくてす
み、該測定部１５を簡単な構造とすることができる。

【００４１】さらに、超音波を利用して密度ｄを検出す
るようにしているから、従来技術のように、経時劣化に
よる不具合は発生せず、高精度検出を可能にする。

【００４２】一方、測定部１５の有底状管体１６は、底
部１６Ｂと燃料流出口１８との間に段差のないように形
成したから、有底状管体１６内に淀み部が生じることが
なく、図２中の矢示Ｆとして示す方向に滑らかに流れ、
ベーパ等の発生を低減することができる。これにより、
超音波センサ２０からの超音波信号が、燃料と淀み部と
の境界面によって拡散されるのを防止し、超音波信号に
よる遅延時間τを正確に検出することができる。そし
て、高精度な性状判別を行うことができる。

【００４３】なお、前記第１の実施例において、ステッ
プ１，２が密度検出手段の具体例であり、ステップ３〜
７が性状判定手段の具体例である。

【００４４】次に、第２の実施例を図５に示すに、本実
施例の特徴は、前述した第１の実施例によるコントロー
ルユニット２１内に内蔵された性状判別処理プログラム
を、軽質，中質，重質の３種類の性状判別を行うように
したものである。なお、前述した第１の実施例と同一の
構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するもの
とする。本実施例においては図５に示す性状判別処理プ
ログラムに基づいて説明する。

【００４５】まず、ステップ１１で、測定部１５の超音
波センサ２０から遅延時間τを読込み、ステップ１２で
は、図３の特性を参照しつつ、検出された遅延時間τに
対応した密度ｄを算出する。

【００４６】ステップ１３では、検出された密度ｄに基
づいて性状判別を行う。即ち、密度ｄ＜７４０、７４０
≦密度ｄ≦７６０，密度ｄ＞７６０の３つの範囲での判
定を行う（なお、密度ｄの単位はkg／ｍ³ である）。

【００４７】ステップ１３において、密度ｄ＜７４０と
なった場合には、ステップ１４に移り、測定された燃料
は軽質ガソリンと判定し、ステップ１５で燃料が軽質ガ
ソリンであることを記憶エリア２１Ａに記憶し、ステッ
プ２０でリターンする。

【００４８】また、ステップ１３において、７４０≦密
度ｄ≦７６０となった場合には、ステップ１６に移り、
測定された燃料は中質ガソリンと判定し、ステップ１７
で燃料が中質ガソリンであることを記憶エリア２１Ａに
記憶し、ステップ２０でリターンする。

【００４９】さらに、ステップ１３において、密度ｄ＞
７６０となった場合には、ステップ１８に移り、測定さ
れた燃料は重質ガソリンと判定し、ステップ１９で燃料
が重質ガソリンであることを記憶エリア２１Ａに記憶
し、ステップ２０でリターンする。

【００５０】このように、本実施例による燃料性状判別
装置においては、検出された密度ｄから燃料の性状を軽
質か、中質か、重質かを判別するようにしたから、燃料
の性状を第１の実施例よりも細かく性状を判別すること
ができる。そして、燃料噴射量，点火時期制御等のエン
ジン制御をより最適な状態で行うことができる。

【００５１】なお、前記第２の実施例において、ステッ
プ１１，１２が密度検出手段の具体例であり、ステップ
１３〜１９が性状判定手段の具体例である。

【００５２】さらに、第３の実施例を図６に示すに、本
実施例の特徴は、測定部３１を、ガソリン配管１１の途
中に接続される直管状管体３２と、該直管状管体３２の
径方向一側の側面に設けられた超音波センサ３３とから
構成したことにある。

【００５３】本実施例においては、超音波センサ３３の
超音波信号は他側の側面で反射して超音波センサ３３に
戻るようになり、超音波センサ３３と他側の側面との間
は伝播距離Ｄ2 となっている。

【００５４】このように構成される本実施例の測定部３
１を、第１の実施例による測定部１５に代えて使用する
こともでき、この場合、第１の実施例による測定部１５
よりも簡単な構造で測定部３１を形成することができ
る。さらに、直管状管体３２はガソリンを連続的な流れ
とするものである。

【００５５】また、第４の実施例を図７に示すに、本実
施例の特徴は、測定部４１を、Ｌ字状に湾曲された湾曲
部４２Ａ，４２Ｂを有するアングル状管体４２と、該ア
ングル状管体４２の一方の湾曲部４２Ａに設けられ、他
方の湾曲部４２Ｂに向けて超音波信号を発信する超音波
センサ４３とから構成したことにある。

【００５６】本実施例においても、第３の実施例と同様
に、超音波センサ４３からの超音波信号は他方の湾曲部
４２Ｂで反射して超音波センサ４３に戻るようになり、
超音波センサ４３と他方の湾曲部４２Ｂとの間は伝播距
離Ｄ3 （Ｄ3 ＞Ｄ2 ）となっている。

【００５７】このように構成される本実施例の測定部４
１を、第１の実施例による測定部１５に代えて使用する
こともでき、この場合、第１の実施例による測定部１５
よりも簡単に構成することができるばかりでなく、伝播
距離Ｄ3 を長く設定できる。そして、遅延時間τの検出
感度を向上することができ、微妙な密度変化を検出する
ことができる。しかも、ガソリンの流れは各湾曲部４２
Ａ，４２Ｂを介して連続的な流れとし得る。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の本発明に
よれば、燃料供給配管の途中に、超音波信号の発信から
反射波受信までの遅延時間を計測する超音波センサを有
する測定部を設け、該測定部から検出された遅延時間に
基づいて、密度検出手段によって燃料の密度を検出し、
性状判別手段によって検出密度から燃料の軽質，重質を
判定する処理部とから構成したから、求めた密度を判定
因子として燃料の性状を正確に判別することができ、燃
料噴射量，点火時期等のエンジン制御を良好にできる。

【００５９】また、請求項２による性状判別手段によ
り、燃料の軽質と重質との間にある中質も判定可能とな
り、より正確な性状判別を行うことができる。

【００６０】さらに、請求項３による測定部は、燃料流
入口と燃料流出口を有する有底状管体と、該有底状管体
の開口部に設けられ、超音波信号が底部に向けて発信さ
れる超音波センサが固着された蓋部とから構成したか
ら、簡単な構成でコスト低下を図ることができると共
に、耐久性を向上できる。

【００６１】一方、請求項４による前記有底状管体は、
該有底状管体の開口部側に形成された燃料流入口と底部
側に形成された燃料流出口との間で、連続的に流れるよ
うに形成したから、有底状管体の底部付近に淀み部が発
生するのを防止し、超音波センサからの超音波信号が淀
み部と燃料の境界面によって拡散するのを防止できる。
そして、遅延時間を正確に測定することができ、性状判
別を確実に行うことができる。

【００６２】また、請求項５による測定部は、燃料供給
配管の途中に接続された直管状管体と、該直管状管体の
径方向一側の側面に設けられた超音波センサとから構成
したから、簡単な構造で測定部を形成できる。

【００６３】さらに、請求項６による測定部は、所定距
離を離間して形成された一対の湾曲部を有するアングル
状管体と、該アングル状管体の一方の湾曲部に設けら
れ、他方の湾曲部に向けて超音波信号を発信する超音波
センサとから構成することにより、簡単な形状で測定部
を形成すると共に、長い伝播距離を確保でき、検出精度
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による燃料噴射制御装置の全体
構成図である。

【図２】本実施例による燃料性状判別装置の測定部を示
す縦断面図である。

【図３】本実施例による測定部によって、既知のガソリ
ンによる遅延時間τに対する密度ｄを示す特性線図であ
る。

【図４】本実施例による燃料性状判別処理を示す流れ図
である。

【図５】本発明の第２の実施例による燃料性状判別処理
を示す流れ図である。

【図６】本発明の第３の実施例を示す測定部の縦断面図
である。

【図７】本発明の第４の実施例を示す測定部の縦断面図
である。

【符号の説明】

１１ガソリン配管（燃料供給配管）１５，３１，４１測定部１６有底状管体１６Ｂ底部１７燃料流入口１８燃料流出口１９蓋部２０，３３，４３超音波センサ２１コントロールユニット（処理部）３２直管状管体４２アングル状管体４２Ａ，４２Ｂ湾曲部 τ 遅延時間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給配管の途中に設けられ、超音波
信号の発信から反射波受信までの遅延時間を計測する超
音波センサを有する測定部と、該測定部から検出された
遅延時間に基づいて、燃料の性状を判別処理する処理部
とを備え、該処理部は、予め記憶された前記超音波セン
サの遅延時間に対する密度の特性から前記測定部によっ
て検出された遅延時間に基づいて密度を検出する密度検
出手段と、該密度検出手段の検出密度に基づいて燃料の
軽質，重質を判定する性状判定手段とから構成してなる
燃料性状判別装置。
【請求項２】前記性状判別手段は、燃料の軽質と重質
との間にある中質も判定可能とした請求項１記載の燃料
性状判別装置。
【請求項３】前記測定部は、燃料流入口と燃料流出口
が形成された底部を有する有底状管体と、該有底状管体
の開口部に設けられ、超音波信号が底部に向けて発信さ
れる超音波センサが固着された蓋部とから構成してなる
請求項１記載の燃料性状判別装置。
【請求項４】前記有底状管体は、該有底状管体の開口
部に形成された燃料流入口と底部側に形成された燃料流
出口との間で、連続的に流れが生じるように形成してな
る請求項２記載の燃料性状判別装置。
【請求項５】前記測定部は、燃料供給配管の途中に接
続された直管状管体と、該直管状管体の径方向一側の側
面に設けられた超音波センサとからなる請求項１記載の
燃料性状判別装置。
【請求項６】前記測定部は、燃料供給配管の途中に接
続され、所定距離を離間して形成された一対の湾曲部を
有するアングル状管体と、該アングル状管体の一方の湾
曲部に設けられ、他方の湾曲部に向けて超音波信号を発
信する超音波センサとからなる請求項１記載の燃料性状
判別装置。