JP4870021B2 - Fuel property detection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料の性状を検出する燃料性状検出装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel property detection device for detecting the property of fuel.
従来の燃料性状検出装置は、たとえば、異なる種類の燃料、たとえばガソリン、アルコール、および上記2種類の混合液で運転されるエンジンに適用され、燃料性状検出装置によって検出された燃料性状、すなわちアルコールの混合割合(アルコール濃度)に基づいて、空燃費や点火時期等を最適に制御している。 The conventional fuel property detection device is applied to, for example, an engine operated with different types of fuels, for example, gasoline, alcohol, and the above-mentioned two kinds of mixed liquids, and the fuel property detected by the fuel property detection device, that is, alcohol. Based on the mixing ratio (alcohol concentration), the air fuel consumption, ignition timing, and the like are optimally controlled.
従来の燃料性状検出装置は、燃料を貯蔵する燃料タンクからエンジンへ至る燃料経路の途中に設置されている。したがって、燃料性状検出装置からエンジン、詳しくはエンジンの燃料噴射弁へ到る燃料通路は所定容積を有しており、その内部には所定量の燃料が存在している。したがって、燃料性状検出装置が燃料性状、つまりアルコール濃度の変化を検出した場合、変化後の新しいアルコール濃度に対応した仕様による燃料噴射制御の実施は、当該アルコール濃度の燃料がエンジンの燃料噴射弁の噴孔から噴射された時点において開始される必要がある。言い換えると、燃料性状検出装置が燃料性状、つまりアルコール濃度の変化を検出したときに、変化後の新しいアルコール濃度に対応した仕様による燃料噴射制御を、所定の遅延時間が経過した時点から実施する必要がある。そこで、従来の燃料性状検出装置が適用されたエンジンにおいては、エンジンの運転条件から上述の遅延時間を推定し、それに基づいて変化後の新しいアルコール濃度に対応した仕様による燃料噴射制御を実施している(特許文献1参照)。
ところで、従来の燃料性状検出装置が適用されたエンジンでは、上述の遅延時間をエンジンの運転条件、すなわちエンジンの回転速度および負荷(燃料噴射量)等から推定算出している。エンジンの運転条件が一定であってほとんど変化しない場合は、上述の遅延時間を比較的精度良く推定できる。しかし、エンジンの運転条件が変動している場合は、上述の遅延時間を精度良く推定することは困難となる。特に、燃料性状検出装置により燃料性状変化を検出した後にエンジンの運転条件が変動したような場合では、遅延時間を高精度で推定すること、すなわち、変化後の新しいアルコール濃度の燃料に対応した仕様の燃料噴射制御開始時期と変化後の新しいアルコール濃度の燃料が燃料噴射弁の噴孔から噴射された時期とを精度良く一致させることは非常に困難である。 By the way, in the engine to which the conventional fuel property detection device is applied, the above-described delay time is estimated and calculated from the engine operating conditions, that is, the engine speed and load (fuel injection amount). When the engine operating conditions are constant and hardly change, the above-described delay time can be estimated with relatively high accuracy. However, when the engine operating conditions fluctuate, it is difficult to accurately estimate the delay time described above. Especially when the engine operating conditions fluctuate after the fuel property change is detected by the fuel property detection device, the delay time is estimated with high accuracy, that is, the specification corresponding to the fuel with the new alcohol concentration after the change. It is very difficult to accurately match the fuel injection control start time of the fuel and the time when the fuel with the new alcohol concentration after the change is injected from the injection hole of the fuel injection valve.
また、一般に、エンジンは複数個のシリンダを備えており、燃料噴射弁もシリンダ毎に配置されている。このため、燃料性状検出装置からエンジンの各燃料噴射弁の噴孔までの燃料容積は異なっている。変化後の新しいアルコール濃度の燃料に対応した仕様の燃料噴射制御の開始時期と変化後の新しいアルコール濃度の燃料が各燃料噴射弁の噴孔から噴射された時期とを精度良く一致させるためには、上述した遅延時間を複数の燃料噴射弁毎に算出推定する必要があるが、特許文献1に記載される燃料性状検出装置ではそのことに関する記述はない。
In general, the engine includes a plurality of cylinders, and a fuel injection valve is also provided for each cylinder. For this reason, the fuel volume from the fuel property detection device to the injection hole of each fuel injection valve of the engine is different. To accurately match the start timing of fuel injection control with the specifications corresponding to the fuel with the new alcohol concentration after the change and the timing when the fuel with the new alcohol concentration after the change is injected from the nozzle hole of each fuel injection valve The delay time described above needs to be calculated and estimated for each of the plurality of fuel injection valves, but the fuel property detection device described in
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、燃料性状の変化に対応して、変化後の新しい性状の燃料に対応した仕様の燃料噴射制御開始時期と変化後の新しい性状の燃料が燃料噴射弁から噴射された時期とを精度良く一致させることが可能な燃料性状検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to respond to changes in fuel properties and to start fuel injection control with specifications corresponding to new properties of the fuel after the change and to a new after change. It is an object of the present invention to provide a fuel property detection device capable of accurately matching the timing when the property fuel is injected from the fuel injection valve.
上記目的を達成するための手段およびその作用効果について以下に説明する。 Means for achieving the above object and its operation and effects will be described below.
本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置は、燃料が流れる通路と該通路に臨んで配置された検出手段とを備えて通路を流れる燃料の性状を検出する燃料性状検出装置であって、通路は、エンジンの燃焼室内に燃料を供給する燃料噴射弁の内部に形成されることを特徴としている。
A fuel property detection device according to
上記構成によれば、燃料性状検出装置は燃料噴射弁に組み込まれている。このため、燃料性状が検出される位置、つまり検出手段が設置された位置から燃料が燃焼室へ向けて噴射される部位である燃料噴射弁の噴孔までの燃料容積は、従来の燃料性状検出装置が適用された場合と比較して格段に小さくなっている。このため、燃料性状検出装置が燃料性状変化を検出してから当該燃料が燃料噴射弁の噴孔に到達するまでの時間、すなわち遅延時間も大幅に短縮される。したがって、エンジンの運転条件に基づく上述した遅延時間の推定精度を高めることができるので、変化後の新しい性状の燃料に対応した仕様の燃料噴射制御開始時期と変化後の新しい性状の燃料が燃料噴射弁の噴孔から噴射された時期とを精度良く一致させることが可能な燃料性状検出装置を提供することができる。 According to the above configuration, the fuel property detection device is incorporated in the fuel injection valve. For this reason, the fuel volume from the position where the fuel property is detected, that is, the position where the detection means is installed to the injection hole of the fuel injection valve, which is the part where the fuel is injected toward the combustion chamber, is detected by the conventional fuel property detection. Compared to the case where the device is applied, it is much smaller. For this reason, the time from when the fuel property detecting device detects the change in the fuel property until the fuel reaches the injection hole of the fuel injection valve, that is, the delay time is also greatly reduced. Therefore, since the estimation accuracy of the delay time based on the engine operating conditions can be improved, the fuel injection control start timing of the specification corresponding to the new property fuel after the change and the fuel with the new property after the change are injected into the fuel injection. It is possible to provide a fuel property detection device capable of accurately matching the time of injection from the nozzle hole of the valve.
また、本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置は、燃料噴射弁に組み込まれているため、複数の燃料噴射弁を備えるエンジンにおいては、複数の燃料噴射弁毎に、上述した遅延時間を推定するとともにそれに基づいて燃料噴射制御を実施することができる。すなわち、複数の燃料噴射弁毎に変化後の新しい性状の燃料に対応した仕様の燃料噴射制御開始時期と変化後の新しい性状の燃料が燃料噴射弁の噴孔から噴射された時期とを精度良く一致させることが可能となる。
In addition, since the fuel property detection device according to
また、本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置は、検出手段として、通路内に測定光を照射可能に燃料噴射弁に取り付けられた発光素子と、通路を透過した測定光を受光可能に燃料噴射弁に取り付けられ且つ受光量に応じた検出信号を出力する受光素子とを備え、検出信号に基づき燃料中のアルコール濃度を燃料の性状として検出することを特徴としている。
The fuel property detection apparatus according to
上述した構成における検出手段は、いわゆる光学式検出手段である。光学式検出手段を用いた燃料性状検出方法について簡単に説明する。光学式検出手段では、発光素子から通路内、すなわち燃料中に測定光を照射し燃料中を透過した測定光を受光素子で受光して、受光素子が発する検出信号に基づいて燃料性状を判定している。すなわち、燃料性状が異なると燃料の光透過率が異なる性質、あるいは燃料性状が異なると燃料と他の透光性物質、たとえばガラス、樹脂等との界面に置ける屈折率が異なる性質を利用して、燃料性状を判定している。 The detection means in the configuration described above is a so-called optical detection means. A fuel property detection method using the optical detection means will be briefly described. In the optical detection means, the measurement light that irradiates the measurement light into the passage from the light emitting element, that is, into the fuel and passes through the fuel is received by the light receiving element, and the fuel property is determined based on the detection signal emitted from the light receiving element. ing. That is, by utilizing the property that the light transmittance of the fuel differs depending on the fuel property, or the property that the refractive index at the interface between the fuel and another light-transmitting substance such as glass or resin is different if the fuel property is different. The fuel property is judged.
一般的に市販されている発光素子および受光素子において、発光素子が発する測定光の波長特性、受光素子の受光波長特性は様々な仕様が設定されている。したがって、性状検出対象となる燃料の種類に合わせて最適な仕様の発光素子および受光素子を容易に選択可能であるので、光学式検出手段を用いることにより高精度な燃料性状検出を行うことができる。 In light-emitting elements and light-receiving elements that are generally commercially available, various specifications are set for the wavelength characteristics of measurement light emitted from the light-emitting elements and the light-receiving wavelength characteristics of the light-receiving elements. Accordingly, since the light emitting element and the light receiving element having the optimum specifications can be easily selected according to the type of fuel to be subjected to the property detection, the fuel property detection can be performed with high accuracy by using the optical detection means. .
さらに、本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置は、検出手段として、燃料噴射弁の外部に配置された発光素子と、燃料噴射弁の外部に配置された受光素子と、燃料噴射弁の内部に配置された第1導光部材および第2導光部材と、一端が発光素子に臨み且つ他端が第1導光部材を介して通路に臨むように配置された第3導光部材と、一端が受光素子に臨み且つ他端が第2導光部材を介して通路に臨むように配置された第4導光部材とを備え、発光素子が発する測定光を、第3導光部材および第1導光部材により通路へ導き、通路を透過した測定光を、第2導光部材および第4導光部材により受光素子へ導くことを特徴としている。
Furthermore, the fuel property detection apparatus according to
燃料噴射弁は、エンジンのシリンダヘッドに燃焼室に臨んで取り付けられているため、燃焼発生熱を受けて高温になる。このため、燃料噴射弁に直接発光素子および受光素子を取り付ける場合は、エンジン作動中における燃料噴射弁の温度に耐え得る耐熱性の高いものである必要がある。発光素子および受光素子としては一般に半導体が用いられているが、耐熱性に優れる半導体は高価であり、このような発光素子および受光素子を採用すると燃料性状検出装置のコストが増大する。そこで、本発明の請求項1に記載の燃料性状検出装置の構成とすれば、発光素子および受光素子は燃料噴射弁の外部、つまり燃料噴射弁よりも温度が低い領域に設置されることになる。これにより、発光素子および受光素子として高耐熱性を有する高価なものを用いずとも安価なものでも十分に機能を果たすことができる。したがって、発光素子および受光素子が高温環境に曝されて劣化することを抑制できると同時に、燃料性状検出装置のコスト上昇を抑制することができる。
Since the fuel injection valve is attached to the cylinder head of the engine so as to face the combustion chamber, it receives the heat generated by the combustion and becomes high temperature. For this reason, when the light emitting element and the light receiving element are directly attached to the fuel injection valve, it is necessary to have high heat resistance that can withstand the temperature of the fuel injection valve during engine operation. A semiconductor is generally used as the light emitting element and the light receiving element, but a semiconductor having excellent heat resistance is expensive. If such a light emitting element and light receiving element are employed, the cost of the fuel property detecting device increases. Therefore, with the configuration of the fuel property detection apparatus according to
以下、この発明に係る燃料性状検出装置を具体化した第1実施形態について、各図に基づき説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the fuel property detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
第1実施形態は、この発明に係る燃料性状検出装置を、自動車に搭載されるエンジンの燃料噴射システムの構成要素である燃料噴射弁に適用したものである。
(First embodiment)
In the first embodiment, the fuel property detection device according to the present invention is applied to a fuel injection valve that is a component of a fuel injection system of an engine mounted on an automobile.
燃料噴射システム1は、エンジン100への燃料供給量および吸入空気量を運転条件に対応して最適に制御する、すなわち燃費を良好にし且つ排出物を少なくするように制御するものである。燃料噴射システム1は、図1に示すように、エンジン100の燃焼室に臨んで配置される燃料噴射弁であり燃料性状検出装置としてのインジェクタ2、インジェクタ2に燃料を供給するデリバリパイプ3、インジェクタ2の駆動を制御する制御装置4、燃料タンク5、燃料タンク5内の燃料を圧送する燃料ポンプ6、燃料ポンプ6から吐出された燃料をデリバリパイプ3へ供給する燃料配管7、エンジン100の吸気管101途中に設けられエンジン100の吸入空気量を調節するスロットルバルブ8等から構成されている。第1実施形態におけるエンジン100は4シリンダエンジンであり、したがって、インジェクタ2は、図1に示すように4個用いられている。
The
先ず、燃料噴射システム1の作動について簡単に説明する。
First, the operation of the
燃料噴射システム1において、燃料ポンプ6から圧送された燃料は、燃料配管7を経由してデリバリパイプ3に送られ、デリバリパイプ3内の燃料圧力は所定圧力(正圧)に維持されている。したがって、デリバリパイプ3に接続されたインジェクタ2内も同等の燃料圧力となっている。制御装置4によりインジェクタ2が備える駆動コイル64に電圧が印加されると可動コア50および可動コア50に係合されたニードル30が動き、ニードル30が弁ボディ20から離座して所定圧力の燃料がインジェクタ2から噴射される。
In the
本発明に係る燃料性状検出装置が適用されたインジェクタ2を備えたエンジン100の燃料としては、ガソリン、アルコール、およびその混合液体が用いられている。すなわち、エンジン100は、ガソリン、アルコール、およびその混合液体のいずれによっても運転可能である。当該自動車の運転者は、燃料補給時にガソリンおよびアルコールのどちらかを自由に選択して給油できる。このため、当該自動車の燃料タンク5内には、ガソリンとアルコールの混合液体が常時存在する。そして、燃料タンク5内の混合液体、つまり燃料中におけるアルコール濃度は、当該自動車の燃料補給前後で変化する。たとえば、燃料タンク5内燃料のアルコール濃度が或る値のときに、ガソリンが補給されると補給後の燃料中のアルコール濃度は低下する。一方、アルコールが補給されると補給後の燃料中のアルコール濃度は上昇する。このようなエンジン100を、燃料中のアルコール濃度がいかなる値であっても適正状態で運転する、つまり低燃費且つ燃焼排出物量が最小限度であるような状態で運転するためには、燃料中のアルコール濃度を燃料性状検出装置により検出して、検出されたアルコール濃度に応じて、点火時期、空燃比を最適に制御する必要がある。第1実施形態における燃料噴射システム1においては、燃料性状検出装置をインジェクタ2内に装着している。つまり、インジェクタ2の燃料通路内の燃料を対象としてそのアルコール濃度を検出している。
Gasoline, alcohol, and a mixed liquid thereof are used as the fuel of the
次に、本発明に係る燃料性状検出装置を具体化した第1実施形態であるインジェクタ2の構成について説明する。
Next, the structure of the
先ず、インジェクタ2の主要機能である燃料噴射に係る構成について説明する。
First, the structure which concerns on the fuel injection which is the main functions of the
ホルダ11は、磁性部材および非磁性部材から円筒状に形成され、図2に示すように、その内部に燃料通路12が形成されている。この燃料通路12には、図2に示すように、ニードル30およびニードル30に係合されている可動コア50、弁ボディ20、固定コア40、スプリング13およびアジャスティングパイプ14が収容されている。
The
ホルダ11は、図2において下方の弁ボディ20側から第1磁性部材111、非磁性部材112および第2磁性部材113をこの順で、たとえばレーザ溶接等により接合して形成されている。非磁性部材112は、第1磁性部材111と第2磁性部材113との間で磁束が短絡することを防止する。言い換えると、磁束が第1磁性部材111〜可動コア50〜第2磁性部材113と流れることを狙っている。第1磁性部材111の反非磁性部材112側には、図2に示すように、弁ボディ20が溶接により固定されている。
The
弁ボディ20の反ホルダ11側の端部には、図2に示すように、カップ状に形成された噴孔プレート21が固定されている。噴孔プレート21は、薄板状に形成されており、複数の噴孔22を形成している。噴孔プレート21の外側には、噴孔プレート21を覆うプレートホルダ23が装着されている。弁ボディ20は、筒状に形成され、内周面に弁座24を有している。噴孔22は、弁座24の燃料流れ出口側に配置されている。
A nozzle hole plate 21 formed in a cup shape is fixed to the end of the
ニードル30は、図2に示すように、内部に燃料通路31を有する有底の円筒状に形成されている。ニードル30は、一方の端部が可動コア50の反固定コア40側に圧入固定されている。ニードル30の反可動コア50側の端部には、弁ボディ20の内周面に形成されている弁座24に着座可能なシート部32が形成されている。ニードル30は、弁ボディ20の内周面との間に燃料通路25を形成している。シート部32が弁座24に着座すると、燃料通路25と噴孔22との連通が閉塞され噴孔22からは燃料が噴射されない。
As shown in FIG. 2, the
ニードル30は、側壁を貫く燃料孔33、34を有している。ニードル30の内周側に流入した燃料は、燃料孔33、34を経由してニードル30の外周側へ流出し、弁ボディ20に形成されている燃料通路25へ流れる。弁ボディ20は内周側にガイド部26を有している。ガイド部26は弁ボディ20の周方向へ所定の間隔で形成され、隣接するガイド部26の間が図示しない燃料通路となる。ガイド部26における弁ボディ20の内径は、ニードル30の外径と概ね同一である。そのため、ニードル30は、弁ボディ20のガイド部26と摺動し、ガイド部26により軸方向への移動が案内される。
The
固定コア40は、図2に示すように、円筒状に形成されている。固定コア40は、ホルダ11の非磁性部材112および第2磁性部材113の内部に圧入されることによりホルダ11に固定されている。固定コア40は可動コア50に対し反噴孔22側に設置され可動コア50と対向している。
As shown in FIG. 2, the fixed
アジャスティングパイプ14は、固定コア40の内側に圧入されている。スプリング13は一方の端部がアジャスティングパイプ14に当接し、他方の端部が可動コア50に当接している。スプリング13は、ニードル30のシート部32が弁ボディ20の弁座24に着座する方向へ付勢している。アジャスティングパイプ14の圧入量を調整することにより、スプリング13のセット荷重は変更される。
The adjusting
ホルダ11の外周には、図2に示すように、後述する駆動コイル64を挟んで金属外枠部材であるハウジング15が配置されている。ハウジング15は磁性部材から形成されている。ハウジング15の弁ボディ20側部分は、図2に示すように、第1磁性部材111の外周側に圧入されている。ハウジング15の反弁ボディ20側部分は、図2に示すように、駆動コイル64の外周側を囲んでいる。ホルダ11の外周には、図2に示すように、後述する駆動コイル64を挟んでハウジングプレート16が配置されている。ハウジングプレート16は磁性部材から形成されている。ハウジング15およびハウジングプレート16は、互いに磁気的に接続されてコイル61の外周側に設置されている。固定コア40、可動コア50、第1磁性部材111、ハウジング15、ハウジングプレート16および第2磁性部材113は磁気回路を構成している。
As shown in FIG. 2, a
上述した磁気回路、つまり固定コア40、可動コア50、第1磁性部材111、ハウジング15、ハウジングプレート16および第2磁性部材113から構成される磁気回路を作動させるための駆動コイル64は、通電により電磁力を発生するコイル61とコイル61が巻回されているスプール62とから構成されている。スプール62は、図1に示すように、両端に鍔部を有する中空円筒状に樹脂材料等から形成されている。駆動コイル64は、ホルダ11の外周に取り付けられている。すなわち、ホルダ11がスプール62の円筒孔である孔部62a内に嵌挿されている。駆動コイル64のコイル61は、ターミナル63と電気的に接続されている。さらに、ターミナル63は外部の電気回路に接続される。これにより、ターミナル63を介して、コイル61に駆動電流が供給される。
The
以上説明した、ホルダ11、ニードル30、可動コア50、弁ボディ20、固定コア40、ハウジング15、ハウジングプレート16、スプリング13、アジャスティングパイプ14および駆動コイル64は、図1に示すように、樹脂ハウジング60により覆われている。すなわち、ホルダ11、ニードル30、可動コア50、弁ボディ20、固定コア40、ハウジング15、ハウジングプレート16、スプリング13、アジャスティングパイプ14および駆動コイル64を組み付けたのち、樹脂材料によりモールド成型して樹脂ハウジング60を形成している。なお、ターミナル63も、このとき同時にインサート成形される。ターミナル63は、樹脂ハウジング60の一部とともにコネクタ60aを形成している。ターミナル63は、コネクタ60aにおいて外側に露出しているので、図示しない外部電気配線のコネクタがコネクタ60aに結合されると、ターミナル63が外部電気回路と接続される。
The
次に、本発明の第1実施形態によるインジェクタ2の作動について簡単に説明する。
Next, the operation of the
ホルダ11の図2において上方から燃料通路12に流入する燃料は、フィルタ部材17により異物が除去される。異物が除去された燃料は、燃料通路12、アジャスティングパイプ14の内周側、固定コア40の内周側、可動コア50の内周側、ニードル30の燃料通路31および燃料孔33、34を経由して図2に示す燃料通路25へ供給される。すなわち、インジェクタ2において、燃料通路25には所定圧力に加圧された燃料が常時充満している。
Foreign matter is removed from the fuel flowing into the
コイル61に駆動電流が供給されていないときは、固定コア40と可動コア50との間には磁気吸引力が生じていない。そのため、可動コア50はスプリング13の付勢力により固定コア40から離間する方向すなわち弁ボディ20方向へ移動している。これにより、可動コア50と一体のニードル30のシート部32は弁ボディ20の弁座24に着座しており、上述の燃料通路25はインジェクタ2の外部と連通していない。したがって、噴孔22から燃料は噴射されない。
When no driving current is supplied to the
コイル61に駆動電流が供給されると、コイル61が励磁され、固定コア40、可動コア50、第1磁性部材111、ハウジング15、ハウジングプレート16および第2磁性部材113には磁気回路が形成される。これにより、固定コア40と可動コア50との間には磁気吸引力が発生する。固定コア40と可動コア50との間に発生した磁気吸引力がスプリング13の付勢力よりも大きくなると、可動コア50は固定コア40方向へ移動する。可動コア50は、固定コア40と衝突するまで移動する。そのため、可動コア50と一体のニードル30も図1の上方へ移動する。その結果、ニードル30のシート部32は弁ボディ20の弁座24から離座する。これにより、上述の燃料通路25はインジェクタ2の外部と連通するので、燃料通路25から噴孔22側へ燃料が流れて噴孔22から燃料が噴射される。
When a drive current is supplied to the
コイル61への駆動電流の供給が停止されると、固定コア40と可動コア50との間の磁気吸引力は消滅する。そのため、可動コア50はスプリング13の付勢力によって再び固定コア40から離間する方向へ移動する。これにより、可動コア50と一体のニードル30のシート部32は弁ボディ20の弁座24に着座し、燃料通路25はインジェクタ2の外部との連通が遮断され、噴孔22からの燃料噴射が停止される。
When the supply of the drive current to the
次に、インジェクタ2のもう一つの機能である燃料性状検出機能、つまり燃料中のアルコール濃度検出機能に係る構成について説明する。
Next, the configuration relating to the fuel property detection function, that is, the alcohol concentration detection function in the fuel, which is another function of the
ホルダ11には、詳しくはホルダ11の構成要素の一つである第2磁性部材113には、図3に示すように、その内部に形成された燃料通路12を挟んで発光部70および受光部80が対向して配置されている。
In detail, the
発光部70は、発光素子である発光ダイオード71と第1導光部材である導光体72とから構成されている。導光体71は、透光性材質、たとえば無色透明のポリカーボネート樹脂あるいはガラス等から形成されている。導光体72の一部は、図3に示すように、第2磁性部材113に設けられた貫通孔113aに嵌合している。導光体72には、貫通孔113aの軸方向において燃料通路12と反対側端部に発光ダイオード71が固定されている。発光ダイオード71はチップタイプのものが用いられ、その発光面を導光体72の端面72aに密着させて固定されている。発光ダイオード71は、その光軸が貫通孔113aとほぼ同軸上となるようにして固定されている。したがって、発光ダイオード71から発せられた光は、端面72aから導光体72内に入射し、燃料通路12側へ導かれ導光体72の燃料通路12側端面72bから燃料中に出射される。導光体72は、端面72aが発光ダイオード71に臨み且つもう一つの端面72bが燃料通路12に臨んで配置され、発光ダイオード71が発する光を燃料通路12へ導いている。このように、発光ダイオード71と燃料通路12との間に導光体72を介在させることにより、非透光性部材である第2磁性部材113の壁を通過して燃料通路12に発光ダイオード71の発する光を照射するとともに、発光ダイオード71が直接燃料に接触することを防止することができる。
The
受光部80は、受光素子であるフォトトランジスタ81と第2導光部材である導光体82とから構成されている。導光体81は、透光性材質、たとえば無色透明のポリカーボネート樹脂あるいはガラス等から形成されている。導光体82の一部は、図3に示すように、第2磁性部材113に設けられた貫通孔113bに嵌合している。貫通孔113bは、上述した貫通孔113aと同軸上に形成されている。導光体82には、貫通孔113aの軸方向において燃料通路12と反対側端部にフォトトランジスタ81が固定されている。フォトトランジスタ81はチップタイプのものが用いられ、その受光面を導光体82の端面82aに密着させて固定されている。フォトトランジスタ81は、その光軸が貫通孔113bとほぼ同軸上となるようにして固定されている。これにより、発光部70の発光ダイオード71と受光部80のフォトトランジスタ81とは各光軸を一致させて対抗して配置されていることになる。したがって、燃料通路12内を進行してきた発光ダイオード71から発せられた光は、導光体82の端面82bから導光体82内に入射し、フォトトランジスタ81側へ導かれ導光体82の端面82aからフォトトランジスタ81へ入射する。導光体82は、端面82aがフォトトランジスタ81に臨み且つもう一つの端面82bが燃料通路12に臨んで配置され、発光ダイオード71が発する光をフォトトランジスタ81へ導いている。このように、フォトトランジスタ81と燃料通路12との間に導光体82を介在させることにより、非透光性部材である第2磁性部材113の壁を通過して燃料通路12を進行してきた発光ダイオード71の発する光をフォトトランジスタ81へ導くとともに、フォトトランジスタ81が直接燃料に接触することを防止することができる。
The
発光ダイオード71の図示しない電極、およびフォトトランジスタ81の図示しない電極には、それぞれ導電性材質、たとえば金属からなるターミナル90が接続され、発光ダイオード71およびフォトトランジスタ81は、ターミナル90を介して図示しない外部の電気回路に接続される。ターミナル90は、図2に示すように、インジェクタ2のコネクタ60aにおいて外側に露出している。したがって、図示しない外部電気配線のコネクタがコネクタ60aに結合されると、ターミナル63を介してコイル61が外部電気回路と接続され、同時にターミナル90を介して発光ダイオード71およびフォトトランジスタ81が外部電気回路と接続される。なお、図2において、ターミナル63およびターミナル90は各1個だけ示されているが、実際は必要な個数が設けられている。
An electrode (not shown) of the
以上説明した発光部70および受光部80がホルダ11に取り付けられた後に、インジェクタ2の各構成要素を樹脂材料によりモールド成型して樹脂ハウジング60は形成される。すなわち、各導光体72、82と第2磁性部材113との嵌合部が、樹脂材料によりモールド成型されて樹脂ハウジング60によって覆われるので、燃料通路12の気密が良好に維持される。
After the
ここで、発光部70および受光部80のホルダ11に対する取り付け位置は、燃料噴射制御を高精度に実施するためには、アルコール濃度検出部位である発光部70および受光部80から、その下流側の噴孔22までの燃料空間容積ができるだけ小さくなるよな位置であることが望ましい。本発明の第1実施形態によるインジェクタ2では、図3に示すように、アジャスティングパイプ14直近且つ上流側に設置している。
Here, the mounting positions of the
次に、本発明の第1実施形態による燃料性状検出装置としてのインジェクタ2が適用されている燃料噴射システム1における燃料噴射制御の処理手順について、図4のフローチャートに基づいて説明する。簡単に説明する。この燃料噴射制御は、制御回路4において行われる。
Next, a fuel injection control processing procedure in the
燃料噴射制御が開始されると、制御装置4は、先ずステップS1の初期化処理を実行する。
When the fuel injection control is started, the
続いて、制御装置4は、ステップS2の処理として、各インジェクタ2のフォトトランジスタ81の受光量を計測する。
Subsequently, the
続いて、制御装置4は、ステップS3の処理として、計測された各受光量に基づいて各インジェクタ2におけるアルコール濃度を検出する。
Then, the
続いて、制御装置4は、ステップS4の処理として、検出された各アルコール濃度に基づいてインジェクタ2毎の制御条件、たとえば噴射量、点火時期等を決定する。
Subsequently, as a process in step S4, the
続いて、制御装置4は、ステップS5の処理として、当該エンジン100の運転条件、たとえばエンジン回転速度、噴射量等に基づき遅延時間、すなわちアルコール濃度が検出された燃料が、インジェクタ2の噴孔22に達するまでの時間を算出する。
Subsequently, as a process of step S5, the
続いて、制御装置4は、ステップS6の判断処理として、算出した遅延時間が経過したか否かを判断する。遅延時間が経過していない場合は、再度ステップS6へ戻る。
Subsequently, the
一方、先のステップS6における判断処理の結果、遅延時間が経過した場合は、ステップS4で決定した制御条件によりインジェクタ2を駆動する。
On the other hand, if the delay time has passed as a result of the determination process in the previous step S6, the
本発明の第1実施形態による燃料性状検出装置はインジェクタ2に組み込まれており、インジェクタ2内の燃料通路12の燃料を測定対象として燃料中のアルコール濃度を検出している。
The fuel property detection device according to the first embodiment of the present invention is incorporated in the
上記構成によれば、インジェクタ2において、アルコール濃度検出位置、すなわち発光部70および受光部80が設置された位置から噴孔22までの燃料通路空間容積は、従来の燃料性状検出装置が適用された燃料噴射システム、すなわち燃料性状検出装置が燃料タンクからエンジンに到る燃料配管途中に設けられたものにおける燃料性状検出装置から燃料噴射弁の噴孔までの容積に比較して格段に小さく、したがってアルコール濃度が検出された燃料がインジェクタ2の噴孔22に達するまでの時間もまた、従来の燃料性状検出装置が適用された燃料噴射システムの場合と比べて格段に短くなっている。これにより、アルコール濃度を検出してから、それに基づいたインジェクタ2の駆動制御を実施するまでの遅延時間の算定精度を高めることができる。したがって、変化後の新しいアルコール濃度燃料に対応した仕様の燃料噴射制御開始時期と変化後の新しいアルコール濃度燃料がインジェクタ2の噴孔22から噴射される時期とを高精度で一致させることができる。
According to the above configuration, the conventional fuel property detection device is applied to the fuel passage space volume from the alcohol concentration detection position, that is, the position where the
また、本発明の第1実施形態による燃料性状検出装置はインジェクタ2に組み込まれているため、複数個のインジェクタ2を備える、つまり4本のインジェクタ2を備えるエンジン100においては、各インジェクタ2について個別に、アルコール濃度を検出するとともに上述した遅延時間を算定し、それらに基づいて各インジェクタ2について個別に燃料噴射制御を実施することができる。したがって、燃料性状変化時における燃料性状と噴射制御仕様との不一致に起因する不具合、たとえばトルク変動、燃焼排出物量増大等を確実に抑制することが可能となる。
In addition, since the fuel property detection device according to the first embodiment of the present invention is incorporated in the
(第2実施形態)
この発明に係る燃料性状検出装置を具体化した第2実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the fuel property detection device according to the present invention will be described.
第2実施形態は、第1実施形態に対して発光部70の発光ダイオード71および受光部80のフォトトランジスタ81の設置場所を変更したものである。それ以外の構成に関しては第1実施形態と同じであるので、発光部70および受光部80の構成の変更点についてのみ説明する。
In the second embodiment, the installation location of the
第2実施形態による燃料性状検出装置では、インジェクタ2には、発光部70の導光体72および受光部80の導光体82のみを設け、発光ダイオード71およびフォトトランジスタ81は、インジェクタ2の外部へ設置している。導光体72および導光体82には、図5に示すように、柔軟な線状導光体73、83が光の授受が可能に接続されている。線状導光体73、83は、たとえば光ファイバー等から形成されている。線状導光体73、83の導光体72および導光体82と反対側の端部は、図5に示すように、インジェクタ2の外へ引出され、それぞれの先端に発光ダイオード71およびフォトトランジスタ81が配置されている。第2実施形態による燃料性状検出装置では、発光ダイオード71から発せられた光は、線状導光体73、導光体72を経由して燃料通路12内に照射される。そして、燃料中を透過した発光ダイオード71からの光は、導光体82、線状導光体83を経由してフォトトランジスタ81へ入射する。
In the fuel property detection device according to the second embodiment, the
インジェクタ2はエンジン100の燃焼室(図示せず)に臨んで取り付けられているので、燃焼による熱を受けて温度が高くなる。このような温度条件下で正常な作動を維持するために、発光ダイオード71およびフォトトランジスタ81として耐熱性に優れるものを採用すると燃料性状検出装置のコストが増大する。第2実施形態のような構成とすれば、発光ダイオード71およびフォトトランジスタ81をインジェクタ2よりも温度が低い環境下に配置することができる。したがって、発光ダイオード71およびフォトトランジスタ81として一般的な耐熱性を備える品種のものを使用することができ、燃料性状検出装置のコスト上昇を抑制することができる。
Since the
以上説明した本発明の第2実施形態による燃料性状検出装置としてのインジェクタ2では、線状導光体73、83を、それぞれ連続した1本の光ファイバーから構成しているが、連続した1本とはせずに複数個に分割し、光授受可能なコネクタを介して接続するようにしてもよい。
In the
なお、以上説明した各実施形態による燃料性状検出装置としてのインジェクタ2では、受光素子としてフォトトランジスタ81を用いているが、他の種類の受光素子を用いても良い。たとえば、フォトダイオードをもちいても良い。
In the
また、以上説明した各実施形態による燃料性状検出装置としてのインジェクタ2では、一つのインジェクタ2に発光部70および受光部80を一対設けているが、一対ではなく複数対設置しても良い。
In the
また、以上説明した、本発明の第1実施形態による燃料性状検出装置であるインジェクタ2においては、燃料としてガソリンおよびアルコールの混合液が用いられ、発光ダイオード71の発光波長特性、およびフォトトランジスタ81の受光波長特性は、燃料性状検出、すなわち上述の混合液中のアルコール濃度検出に適した特性のものが選定されている。したがって、他の種類の燃料、たとえば軽油とアルコールの混合液を用いる場合には、それに適した波長特性の発光ダイオードおよびフォトトランジスタを選定する必要がある。
In addition, in the
また、以上説明した各実施形態による燃料性状検出装置としてのインジェクタ2では、燃料をガソリンおよびアルコールの混合液としているが、これらに限定する必要はなく、ガソリンおよびアルコールのどちらか一方のみ、あるいは他の種類の燃料、たとえば、軽油、重油、灯油等、それらの混合液、さらには水等を混合したものであってもよい。また、インジェクタ2が適用されるエンジンは、火花点火式エンジン、圧縮着火式エンジンのどちらでもよい。
Further, in the
また、以上説明した各実施形態による燃料性状検出装置としてのインジェクタ2では、燃料性状検出手段を、発光ダイオード71およびフォトトランジスタ81を用いた、いわゆる光学式検出手段を採用しているが、光学式検出手段に限る必要はなく、他の種類の検出手段、たとえば、静電容量式検出手段、あるいは超音波式検出手段を用いてもよい。これらの方式においても、各検出手段を燃料噴射弁であるインジェクタに取り付けることにより、変化後の新しい性状の燃料に対応した噴射制御開始時期と変化後の新しい性状の燃料が燃料噴射弁から噴射される時期とを高精度で一致させられる燃料性状検出装置を提供することができる。
Further, in the
1 燃料噴射システム
2 インジェクタ(燃料噴射弁、燃料性状検出装置)
3 デリバリパイプ
4 制御装置
5 燃料タンク
6 燃料ポンプ
7 燃料配管
8 スロットルバルブ
11 ホルダ
12 燃料通路
13 スプリング
14 アジャスティングパイプ
15 ハウジング
16 ハウジングプレート
20 弁ボディ
21 噴孔プレート
22 噴孔
23 プレートホルダ
24 弁座
25 燃料通路
30 ニードル
31 燃料通路
32 シート部
33、34 燃料孔
40 固定コア
50 可動コア
60 ハウジング
60a コネクタ部
61 コイル
62 スプール
63 ターミナル
64 駆動コイル
70 発光部
71 発光ダイオード(発光素子)
72 導光体(第1導光部材)
72a、72b 端面
73 線状導光体
80 受光部
81 フォトトランジスタ(受光素子)
82 導光体(第2導光部材)
82a、82b 端面
83 線状導光体
100 エンジン
101 吸気管
111 第1磁性部材
112 非磁性部材
113 第2磁性部材
F 燃料
1
DESCRIPTION OF
72 Light guide (first light guide member)
72a,
82 Light guide (second light guide member)
82a,
Claims (1)
前記通路は、エンジンの燃焼室内に燃料を供給する燃料噴射弁の内部に形成され、
前記検出手段は、前記燃料噴射弁の外部に配置されて前記通路内に測定光を照射可能に前記燃料噴射弁に取り付けられた発光素子と、前記燃料噴射弁の外部に配置されて前記通路を透過した前記測定光を受光可能に前記燃料噴射弁に取り付けられ且つ受光量に応じた検出信号を出力する受光素子と、前記燃料噴射弁の内部に配置された第1導光部材および第2導光部材と、一端が前記発光素子に臨み且つ他端が前記第1導光部材を介して前記通路に臨むように配置された第3導光部材と、一端が前記受光素子に臨み且つ他端が前記第2導光部材を介して前記通路に臨むように配置された第4導光部材と、を備え、前記発光素子が発する前記測定光を、前記第3導光部材および前記第1導光部材により前記通路へ導き、前記通路を透過した前記測定光を、前記第2導光部材および前記第4導光部材により前記受光素子へ導いて、前記検出信号に基づき前記燃料中のアルコール濃度を前記燃料の性状として検出することを特徴とする燃料性状検出装置。 A fuel property detection device comprising a passage through which fuel flows and a detecting means arranged facing the passage, and detecting the property of the fuel flowing through the passage,
The passage is formed inside a fuel injection valve that supplies fuel into the combustion chamber of the engine ,
The detection means is disposed outside the fuel injection valve and is provided with a light emitting element attached to the fuel injection valve so as to irradiate measurement light in the passage, and is disposed outside the fuel injection valve and passes through the passage. A light receiving element that is attached to the fuel injection valve so as to be able to receive the transmitted measurement light and outputs a detection signal corresponding to the amount of received light, and a first light guide member and a second light guide disposed inside the fuel injection valve A light member, a third light guide member disposed so that one end faces the light emitting element and the other end faces the passage through the first light guide member, and one end faces the light receiving element and the other end A fourth light guide member disposed so as to face the passage through the second light guide member, and the measurement light emitted by the light emitting element is transmitted to the third light guide member and the first light guide. Led to the passage by a light member, and passed through the passage. The constant light, guided to the light receiving element by the second light guide member and the fourth guide member, fuel property, and detecting the alcohol concentration in the fuel based on the detection signal as a property of the fuel Detection device.
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