アルコール濃度検出装置
【課題】内燃機関に供給される燃料に含まれるアルコールの濃度を精度良く検出する。
【解決手段】このアルコール濃度検出装置は、光源４２と、光源４２から入射される光を伝搬するコアを有する光ファイバー４４と、光ファイバー４４によって伝搬された光を受光する受光部４６と、受光部で受光した光の強度を用いて燃料に含まれるアルコール濃度を決定する演算部と、を備えている。光ファイバーのコアの少なくとも一部分が表面に露出しており、その露出した部分に表面プラズモン現象を発生する金属膜が形成されており、その金属膜が形成された部分が燃料中に浸漬されている。
【解決手段】このアルコール濃度検出装置は、光源４２と、光源４２から入射される光を伝搬するコアを有する光ファイバー４４と、光ファイバー４４によって伝搬された光を受光する受光部４６と、受光部で受光した光の強度を用いて燃料に含まれるアルコール濃度を決定する演算部と、を備えている。光ファイバーのコアの少なくとも一部分が表面に露出しており、その露出した部分に表面プラズモン現象を発生する金属膜が形成されており、その金属膜が形成された部分が燃料中に浸漬されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（例えば、自動車用エンジン）に供給される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に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に供給される燃料を適切な空燃比で燃焼させるためには、燃料の性状を正確に判定する必要がある。このため、燃料性状を判定するための装置が開発されている（特許文献１）。特許文献１の判定装置は、光源からの光を伝搬するコアを有する光ファイバーと、その光ファイバーにより伝搬された光を受光する受光部と、その受光部で受光した光の強度から燃料性状を判定する燃料性状判定部を備えている。コアの一部は、内燃機関に供給される燃料と接触している。このため、コアを伝搬する光の一部（エバネッセント波）は燃料によって吸収され、燃料によって吸収されなかった光が受光部で受光される。燃料によって吸収される光の強度は、燃料の屈折率によって変化する。燃料の屈折率は、燃料性状によって変化する。このため、燃料性状判定部は、受光部で受光した光の強度から燃料の屈折率を決定し、その決定した屈折率から燃料性状（重質燃料か軽質燃料か）を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７２４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、アルコール（例えば、バイオエタノール等）を含有する燃料を内燃機関の燃料として使用することが検討されている。アルコール含有燃料を内燃機関の燃料として使用する場合においても、アルコール含有燃料を適切な空燃比で燃焼させるためには、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出する必要がある。上述した燃料性状判定装置は、受光部で受光される光の強度から燃料の屈折率を求め、求めた屈折率から燃料性状を判定している。燃料中のアルコール濃度が変化しても燃料の屈折率は変化するため、上述した燃料性状判定装置によって燃料中のアルコール濃度を判定することが理論上は可能である。しかしながら、燃料のアルコール濃度変化に対して燃料の屈折率変化が小さいため、上述した燃料性状判定装置では、燃料のアルコール濃度変化に対して受光部で受光される光の強度変化が小さい。このため、上述した燃料性状判定装置では、燃料中のアルコール濃度を精度良く判定することができないという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができるアルコール濃度検出装置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】
【０００６】
本願のアルコール濃度検出装置は、内燃機関に供給される燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する。このアルコール濃度検出装置は、光源と、光源から入射される光を伝搬するコアを有する第１の光ファイバーと、第１の光ファイバーによって伝搬された光を受光する第１の受光部と、第１の受光部で受光した光の強度を用いて燃料に含まれるアルコール濃度を決定する演算部を備えている。そして、第１の光ファイバーのコアの少なくとも一部分が表面に露出しており、その露出した部分に表面プラズモン現象を発生する金属膜が形成されており、その金属膜が形成された部分が燃料中に浸漬されている。
このアルコール濃度検出装置は、光ファイバーのコアの表面に金属膜が形成され、コアを伝搬する光の一部（エバネッセント波）が表面プラズモン共鳴によって吸収される。表面プラズモン共鳴によって吸収される光の強度は燃料の屈折率によって大きく変化する。したがって、燃料の屈折率の変化に対して、受光部で受光される光の強度変化を大きくする。これによって、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。
【０００７】
上記のアルコール濃度検出装置は、光源から入射される光を伝搬するコアを有する第２の光ファイバーと、第２の光ファイバーによって伝搬された光を受光する第２の受光部をさらに備えることができる。第２の光ファイバーは、第１の光ファイバーと同一部分が表面に露出しており、その露出した部分には金属膜が形成されていない。そして、演算部は、第１の受光部で受光した光の強度と第２の受光部で受光した光の強度の差を用いて、燃料に含まれるアルコール濃度を決定することが好ましい。
このような構成によると、光源の経時変化や電圧変化等によって受光部で受光される光の強度が変化しても、第１の光ファイバーに入射される光の強度と第２の光ファイバーで入射される光の強度が同様に変化する。そのため、これらの影響をキャンセルすることができ、アルコール濃度を精度良く検出することができる。
なお、上記の構成を採る場合は、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーを同一の剛体（取付プレート）に取付けることが好ましい。このような構成によると、光ファイバーが取付けられている取付プレートが変形しても、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーが同様に変形するため、その影響をキャンセルすることができる。これによって、アルコール濃度を精度良く検出することができる。
また、第１の光ファイバーを伝搬する光を受光する受光部（第１の受光部）と、第２の光ファイバーを伝搬する光を受光する受光部（第２の受光部）を同一の受光部とすることができる。このように構成することで、受光部の経時変化による影響がキャンセルされ、アルコール濃度を精度良く検出することができる。この場合、第１の光ファイバーを伝搬される光を受光部に導く状態と、第２の光ファイバーを伝搬される光を受光部に導く状態とに切換え可能としてもよいし、あるいは、第１の光ファイバーに光を入射する状態と、第２の光ファイバーに光を入射する状態とに切換え可能としてもよい。
【０００８】
上記のアルコール濃度検出装置は、燃料の温度を検出する温度センサをさらに備えることができる。そして、演算部は、温度センサで検出した燃料温度に基づいてアルコール濃度を補正することが好ましい。このような構成によると、燃料の温度による影響が補正されるため、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。
【０００９】
上記のアルコール濃度検出装置では、第１の光ファイバーのコアの金属膜が形成された部分が水分分離膜で覆われていることが好ましい。このような構成によると、燃料中の水分の影響が低減されるため、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。
【００１０】
上記のアルコール濃度検出装置は、燃料性状の種類を入力する手段と、燃料性状の種類毎に屈折率とアルコール濃度の関係を記憶する記憶手段をさらに有することができる。そして、演算部は、入力された燃料性状の種類に対応する屈折率とアルコール濃度の関係を用いてアルコール濃度を決定することが好ましい。このような構成によると、燃料性状の種類が変わっても、アルコール濃度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係るアルコール濃度検出装置が取付けられている燃料供給系の構成を示す図。
【図２】燃料タンク内の構成を拡大して示す図。
【図３】アルコール濃度検出装置の構成を示す図。
【図４】アルコール濃度検出装置の取付状態を示す模式図。
【図５】光ファイバーのコアの一方の表面に金薄膜が形成されている状態を示す図。
【図６】屈折率とアルコール濃度（エタノール濃度）の関係を示すグラフ。
【図７】本発明の他の実施例を説明する図であり、検出用光ファイバーと補償用光ファイバーが取付プレートに取付けられた状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（形態１）光ファイバーは、コアと、コアの周囲に形成されたクラッドを有する。
（形態２）コアの表面には、金薄膜が形成されている。
（形態３）演算部は、温度センサで検出した燃料温度に基づいて燃料の密度を補正し、補正した燃料密度に基づいてアルコール濃度（屈折率）を補正する。
【実施例】
【００１３】
（第１実施例） 本発明を具現化した一実施例に係るアルコール濃度検出装置について、図面を参照して説明する。まず、本実施例のアルコール濃度検出装置が装備される内燃機関の燃料供給系の構成について説明する。図１に示すように、本実施例の燃料供給系は、燃料を貯留する燃料タンク２６を備えている。燃料タンク２６に貯留されている燃料には、アルコール（本実施例ではエタノール）が含まれている。燃料タンク２６内には燃料供給装置２８が収容されている。燃料供給装置２８は、燃料タンク２６内の燃料を昇圧し、昇圧した燃料を燃料タンク２６外に吐出する。燃料供給装置２８には、燃料供給路（３８ａ，３８ｂ）の一端が接続されている。燃料供給路（３８ａ，３８ｂ）の他端は、インジェクタ１２に接続されている。燃料供給装置２８から吐出された燃料は、燃料供給路（３８ａ，３８ｂ）を通ってインジェクタ１２に供給される。
【００１４】
インジェクタ１２は、燃料供給装置２８から供給された燃料を噴射する。インジェクタ１２は、インテークマニホールド１４に取付けられている。インテークマニホールド１４は、エンジン１０の吸気側に取付けられている。インテークマニホールド１４には、スロットルバルブ１６が配設されている。スロットルバルブ１６は、インテークマニホールド１４を流れる空気流量を調節する。スロットルバルブ１６を制御することで、エンジン１０に供給される空気量が制御される。スロットルバルブ１６の上流側には吸気温センサ１８が配置され、下流側には流量センサ２０が配置されている。吸気温センサ１８は、インテークマニホールド１４内を流れる空気の温度を検出する。流量センサ２０は、インテークマニホールド１４内を流れる空気の流量を検出する。また、エンジン１０には、ノッキングの発生の有無を検出するノックセンサ２２が取付けられている。各センサ１８，２０，２２は、ＥＣＵ２４に電気的に接続されている。
【００１５】
ＥＣＵ２４には、上記した各センサ１８，２０，２２及び後で詳述するアルコール濃度検出センサ４０からの出力が入力される。ＥＣＵ２４は、アルコール濃度検出センサ４０の出力から、燃料に含まれるアルコール濃度を算出する。また、ＥＣＵ２４は、算出したアルコール濃度と、各センサ１８，２０，２２の出力に基づいて、インジェクタ１２から噴射する燃料流量や、インジェクタ１２から燃料を噴射するタイミング等を制御する。ＥＣＵ２４によるアルコール濃度を算出する手順については、後で詳述する。
【００１６】
次に、燃料タンク２６内に収容される燃料供給装置２８について説明する。図２に示すように、燃料供給装置２８は、リザーブタンク３０と、リザーブタンク３０内に収容される燃料ポンプ３２を有している。リザーブタンク３０は、燃料タンク２６内の燃料を一時的に貯留する。燃料ポンプ３２は配線３２ｃによりＥＣＵ２４に接続されている。ＥＣＵ２４から配線３２ｃを介して燃料ポンプ３２に電力が供給されると、燃料ポンプ３２は、リザーブタンク３０内の燃料を吸引し、その吸引した燃料を昇圧し、その昇圧した燃料を吐出する。燃料ポンプ３２の吸入ポート３２ａにはサクションフィルタ３４が取付けられている。燃料ポンプ３２の吐出ポート３２ｂには高圧フィルタ３６が取付けられている。このため、燃料ポンプ３２には、サクションフィルタ３４によって異物が除去された燃料が吸引され、また、燃料ポンプ３２から吐出される燃料は高圧フィルタ３６でさらに異物が除去されることとなる。高圧フィルタ３２には燃料供給路３８ａの一端が接続されている。燃料供給路３８ａの他端はアルコール濃度検出センサ４０に接続されている。アルコール濃度検出センサ４０には燃料供給路３８ｂの一端が接続され、燃料供給路３８ｂの他端はインジェクタ１２に接続されている（図１参照）。したがって、高圧フィルタ３６で異物が除去された燃料は、燃料供給路３８ａを通ってアルコール濃度検出センサ４０に流れ、アルコール濃度検出センサ４０から燃料供給路３８ｂを通ってインジェクタ１２に流れる。なお、アルコール濃度検出センサ４０には高圧フィルタ３６によって異物が取り除かれた燃料が供給されるため、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。また、アルコール濃度検出センサ４０を燃料タンク２６内に配置することで、外気温の影響を低減することができる。
【００１７】
図３，４に示すように、アルコール濃度検出センサ４０は、ＬＥＤ４２と光ファイバー４４とフォトダイオード４６を備えている。図４に示すように、ＬＥＤ４２と光ファイバー４４とフォトダイオード４６は、燃料流路を形成するハウジング４１内に配置されている。このため、燃料ポンプ３２から燃料が吐出される状態では、ＬＥＤ４２と光ファイバー４４とフォトダイオード４６が燃料中に浸漬された状態となる。
【００１８】
ＬＥＤ４２は、配線４４ａによりＥＣＵ２４に接続されている。ＥＣＵ２４は、ＬＥＤ４２のオン／オフを制御する。ＬＥＤ４２がオンすると、ＬＥＤ４２から光が出射される。ＬＥＤ４２は、光ファイバー４４の一方の端面に近接した位置に配置されている。このため、ＬＥＤ４２から出射される光は、光ファイバー４４の一端面に入射される。なお、本実施例では、光源としてＬＥＤ４２を用いたが、その他の光源（例えば、レーザー等）を用いることができる。
【００１９】
光ファイバー４４は、一端面に入射された光を他端面に伝搬する。図５に示すように、光ファイバー４４は、コア５２とクラッド５４を有している。コア５２とクラッド５４はともに、光に対して透過率が高い石英ガラス又はプラスチックで形成されている。コア５２の屈折率は、クラッド５４の屈折率よりも大きくされている。これによって、光ファイバー４４に入射された光の多くが、コア５２を伝搬することとなる。クラッド５４は、コア５２の外周面に設けられている。クラッド５４は、その一部が除去されている。クラッド５４が除去された部分では、コア５２が表面に露出している。コア５２が表面に露出した部分においては、コア５２の表面（本実施例では片側半面（図５の上側の面））に金の薄膜５０（以下、金薄膜５０という）が形成されている。金薄膜５０は、真空蒸着法によって形成することができる。金薄膜５０の厚みは１〜２００ｎｍとされ、表面プラズモン共鳴現象が起こり易い厚みに形成されている。
なお、本実施例では、表面プラズモン共鳴現象を生じさせるために金薄膜５０を形成したが、コア５２の表面に形成する薄膜の材料には他の金属（例えば、銀、銅、アルミニウム等）を用いることができる。また、金と、これらの金属を積層した薄膜を用いることもできる。
【００２０】
フォトダイオード４６は、光ファイバー４４を伝搬した光を受光し、その受光した光を電流に変換する。フォトダイオード４６で変換される電流は、受光した光の強度に比例している。この電流は、抵抗Ｒにより電圧に変換される。抵抗Ｒによって変換された電圧は、電圧計４８で計測される。電圧計４８で計測された電圧値は、配線４４ｂを介してＥＣＵ２４に入力される。
【００２１】
ＥＣＵ２４は、電圧計４８で計測された電圧値から燃料の屈折率を決定し、その屈折率から燃料中のアルコール濃度を決定する。すなわち、光ファイバー４４（コア５２）は燃料に浸漬されているため、コア５２の金薄膜５０は燃料に接している。このため、光ファイバー４４（コア５２）に光を入射すると、金薄膜５０によって表面プラズモン共鳴現象が発生し、入射した光の一部が吸収される。表面プラズモン共鳴現象によって吸収される光の強度は、金薄膜５０に接する燃料の屈折率によって異なる。このため、ＥＣＵ２４は、電圧計４８で計測された電圧値（即ち、フォトダイオード４６で受光した光の強度）から、燃料の屈折率を決定する。燃料の屈折率と燃料中のアルコール濃度の間には図６に示す関係が成立する（アルコール濃度が高くなると、屈折率が低くなる。）。このため、ＥＣＵ２４は、決定した屈折率から燃料中のアルコール濃度を決定する。
【００２２】
上述した説明から明らかなように、本実施例のアルコール濃度検出装置では、光ファイバー４４のコア５２の表面に金薄膜５０を形成し、コア５２を伝搬する光の一部が表面プラズモン共鳴現象によって吸収されるようになっている。このため、燃料の屈折率の変化に対してフォトダイオード４６で受光する光の強度が大きく変化し、燃料の屈折率を精度良く決定することができる。これによって、燃料中のアルコール濃度も精度良く検出することができる。
【００２３】
（第２実施例） 次に、本発明の第２実施例に係るアルコール濃度検出装置を説明する。第２実施例のアルコール濃度検出装置は、第１実施例とは異なり、内燃機関の燃料として種類の異なる燃料（例えば、重軽質が異なる燃料）が使用され、使用される燃料性状の種類（例えば、重軽質）に応じてアルコール濃度が検出可能となっている点で相違する。なお、アルコール濃度検出装置のハード構成については、第１実施例と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
第２実施例では、重軽質が異なる３種類の燃料Ａ，Ｂ，Ｃが用いられる。図６から明らかなように、燃料Ａ，Ｂ，Ｃの「屈折率−アルコール濃度」の特性（関係）は略同一の特性を有している。すなわち、燃料の重軽質が異なっていても、燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係は略同一となる。
そこで、ＥＣＵには、燃料性状の種類Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれの「屈折率−アルコール濃度」の関係のうちの一つが記憶される。具体的には、種類Ｂの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係が予め記憶される。種類Ｂの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係は、種類Ａの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係と種類Ｂの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係の略中間の特性を示すためである。
ＥＣＵは、アルコール濃度検出センサのフォトダイオードから出力される電圧値から燃料の屈折率を決定すると、まず、記憶している「屈折率−アルコール濃度」の関係を読出す。そして、その読出した「屈折率−アルコール濃度」の関係と決定した屈折率から、燃料のアルコール濃度を決定する。これによって、燃料性状の種類Ａ，Ｂ，Ｃ（例えば、燃料の重軽質）が異なっても、燃料中に含有するアルコールの濃度を精度良く検出することができる。
なお、上述した実施例では、種類Ｂの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係に基づいて種類Ａ，Ｃの燃料のアルコール濃度まで決定していたが、種類Ａ，Ｂ，Ｃ毎に「屈折率−アルコール濃度」の関係を記憶するようにしてもよい。この場合、燃料の種類を入力する手段を設けることが好ましい。そして、ＥＣＵは、入力された燃料の種類から、対応する「屈折率−アルコール濃度」の関係を特定し、次いで、その特定した「屈折率−アルコール濃度」の関係とセンサで測定された屈折率から燃料のアルコール濃度を決定することができる。
【００２５】
（第３実施例） 次に、本発明の第３実施例に係るアルコール濃度検出装置を説明する。第３実施例のアルコール濃度検出装置は、第１実施例と異なり、金薄膜が形成された光ファイバーとは別に補償用の光ファイバーを有する点で相違する。その他の点は、第１実施例と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
図７に示すように、本実施例のアルコール濃度検出装置は、ＬＥＤ（図示しない）からの光が入射される第１光ファイバー４４と、ＬＥＤ（図示しない）からの光が入射される第２光ファイバー４７を備えている。第１光ファイバー４４は、第１実施例と同様に、コア５２の一部が表面に露出しており、その部分に金薄膜５０が形成されている。第２光ファイバー４７は、第１光ファイバー４４と同様、コア５３の一部が表面に露出しているが、コア５３には金薄膜が形成されていない。第１光ファイバー４４を伝搬した光はフォトダイオード（図示しない）で受光され、第２光ファイバー４７を伝搬した光はフォトダイオード（図示しない）で受光される。これら第１光ファイバー４４と第２光ファイバー４７は取付プレート５６に固定されている。
【００２７】
本実施例のＥＣＵは、第１光ファイバー４４で伝搬された光を受光したフォトダイオードの出力（すなわち、第１光ファイバー４４で伝搬された光の強度）と第２光ファイバー４７で伝搬された光を受光したフォトダイオードの出力（すなわち、第２光ファイバー４７で伝搬された光の強度）の両者を用いて、燃料の屈折率を決定する。具体的には、第１光ファイバー４４で伝搬された光の強度から第２光ファイバー４７で伝搬された光の強度を減算し、その減算値から燃料の屈折率を決定する。第１光ファイバー４４と第２光ファイバー４７は同一の取付プレート５６に固定されているため、第１光ファイバー４４と第２光ファイバー４７は同じ様に変形している。このため、第１光ファイバー４４と第２光ファイバー４７の出力の差を採ることで、第１光ファイバー４４が変形することによる光強度の変化を補償することができる。これによって、燃料の屈折率（アルコール濃度）を精度良く検出することができる。
【００２８】
なお、第１光ファイバー４４に光を入射するＬＥＤと、第２光ファイバー４７に光を入射するＬＥＤを、同一のＬＥＤとすることができる。このような構成とすれば、ＬＥＤの経時変化や電圧変化等によってフォトダイオードで受光される光の強度が変化しても、第１光ファイバー４４に入射される光の強度と第２光ファイバー４７に入射される光の強度が同様に変化するため、その影響をキャンセルすることができる。これによって、燃料の屈折率（アルコール濃度）を精度良く求めることができる。この場合、入射光学系に切替えミラーを配置すること等によって、第１光ファイバー４４に光が入射される状態と、第２光ファイバー４７に光が入射される状態とに切り替えるようにすることができる。
【００２９】
また、第１光ファイバー４４を伝搬した光を受光するフォトダイオードと、第２光ファイバー４７を伝搬した光を受光するフォトダイオードを、同一のフォトダイオードとすることもできる。このような構成とすると、フォトダイオードの経時変化による影響がキャンセルされ、燃料の屈折率（アルコール濃度）を精度良く求めることができる。
この場合、受光光学系に切り替えミラーを配置すること等によって、第１光ファイバー４４を伝搬する光をフォトダイオードに導く状態と、第２光ファイバー４７を伝搬する光をフォトダイオードに導く状態とに切換え可能とすることができる。あるいは、入射光学系に切り替えミラーを配置すること等によって、第１光ファイバー４４に光が入射される状態と、第２光ファイバー４７に光が入射される状態とに切り替えるようにしてもよい。
【００３０】
なお、上述した各アルコール濃度検出装置では、燃料の温度を検出する温度センサをさらに備えることができる。そして、ＥＣＵ２４は、温度センサで検出した燃料温度に基づいてアルコール濃度を補正することができる。燃料の密度は燃料の温度によって変化し、燃料の密度が変化すると燃料の屈折率が変化する。燃料の温度によってアルコール濃度を補正することで、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。
【００３１】
また、上述した各アルコール濃度検出装置では、光ファイバー４４（詳細にはコア５２）の金薄膜５０が形成された部分が水分分離膜で覆われているようにしてもよい。金薄膜５０が水分分離膜で覆われることで、燃料中の水分の影響が低減され、燃料中のアルコール濃度を精度良く決定することができる。なお、水分分離膜としては、例えばゼオライト膜等を用いることができる。
【００３２】
さらに、上述したアルコール濃度検出装置では、ＬＥＤ４２とフォトダイオード４６が燃料流路内に配置されていたが、これらを燃料流路外に配置するようにしてもよい。このような構成によると、ＬＥＤ４２及びフォトダイオード４６が燃料中に浸漬しなくなるため、これらに耐燃料性が不要となり、装置の信頼性が向上する。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０：エンジン
１２：インジェクタ
１４：インテークマニホールド
１６：スロットル
１８：センサ
２０：センサ
２２：上死点センサ
２４：ＥＣＵ（制御装置）
２６：燃料タンク
２８：燃料供給装置
３０：リザーブカップ
３２：燃料ポンプ
３４：サクションフィルタ
３６：高圧フィルタ
３８ａ，３８ｂ：燃料供給路
４０：アルコール濃度検出センサ
４１：ハウジング
４２：ＬＥＤ
４４：光ファイバー
４６：フォトダイオード
４７:補償用光ファイバー
４８：電圧計
５０：金薄膜
５２：コア
５４：クラッド
５６：取付プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（例えば、自動車用エンジン）に供給される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に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に供給される燃料を適切な空燃比で燃焼させるためには、燃料の性状を正確に判定する必要がある。このため、燃料性状を判定するための装置が開発されている（特許文献１）。特許文献１の判定装置は、光源からの光を伝搬するコアを有する光ファイバーと、その光ファイバーにより伝搬された光を受光する受光部と、その受光部で受光した光の強度から燃料性状を判定する燃料性状判定部を備えている。コアの一部は、内燃機関に供給される燃料と接触している。このため、コアを伝搬する光の一部（エバネッセント波）は燃料によって吸収され、燃料によって吸収されなかった光が受光部で受光される。燃料によって吸収される光の強度は、燃料の屈折率によって変化する。燃料の屈折率は、燃料性状によって変化する。このため、燃料性状判定部は、受光部で受光した光の強度から燃料の屈折率を決定し、その決定した屈折率から燃料性状（重質燃料か軽質燃料か）を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７２４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、アルコール（例えば、バイオエタノール等）を含有する燃料を内燃機関の燃料として使用することが検討されている。アルコール含有燃料を内燃機関の燃料として使用する場合においても、アルコール含有燃料を適切な空燃比で燃焼させるためには、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出する必要がある。上述した燃料性状判定装置は、受光部で受光される光の強度から燃料の屈折率を求め、求めた屈折率から燃料性状を判定している。燃料中のアルコール濃度が変化しても燃料の屈折率は変化するため、上述した燃料性状判定装置によって燃料中のアルコール濃度を判定することが理論上は可能である。しかしながら、燃料のアルコール濃度変化に対して燃料の屈折率変化が小さいため、上述した燃料性状判定装置では、燃料のアルコール濃度変化に対して受光部で受光される光の強度変化が小さい。このため、上述した燃料性状判定装置では、燃料中のアルコール濃度を精度良く判定することができないという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができるアルコール濃度検出装置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】
【０００６】
本願のアルコール濃度検出装置は、内燃機関に供給される燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する。このアルコール濃度検出装置は、光源と、光源から入射される光を伝搬するコアを有する第１の光ファイバーと、第１の光ファイバーによって伝搬された光を受光する第１の受光部と、第１の受光部で受光した光の強度を用いて燃料に含まれるアルコール濃度を決定する演算部を備えている。そして、第１の光ファイバーのコアの少なくとも一部分が表面に露出しており、その露出した部分に表面プラズモン現象を発生する金属膜が形成されており、その金属膜が形成された部分が燃料中に浸漬されている。
このアルコール濃度検出装置は、光ファイバーのコアの表面に金属膜が形成され、コアを伝搬する光の一部（エバネッセント波）が表面プラズモン共鳴によって吸収される。表面プラズモン共鳴によって吸収される光の強度は燃料の屈折率によって大きく変化する。したがって、燃料の屈折率の変化に対して、受光部で受光される光の強度変化を大きくする。これによって、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。
【０００７】
上記のアルコール濃度検出装置は、光源から入射される光を伝搬するコアを有する第２の光ファイバーと、第２の光ファイバーによって伝搬された光を受光する第２の受光部をさらに備えることができる。第２の光ファイバーは、第１の光ファイバーと同一部分が表面に露出しており、その露出した部分には金属膜が形成されていない。そして、演算部は、第１の受光部で受光した光の強度と第２の受光部で受光した光の強度の差を用いて、燃料に含まれるアルコール濃度を決定することが好ましい。
このような構成によると、光源の経時変化や電圧変化等によって受光部で受光される光の強度が変化しても、第１の光ファイバーに入射される光の強度と第２の光ファイバーで入射される光の強度が同様に変化する。そのため、これらの影響をキャンセルすることができ、アルコール濃度を精度良く検出することができる。
なお、上記の構成を採る場合は、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーを同一の剛体（取付プレート）に取付けることが好ましい。このような構成によると、光ファイバーが取付けられている取付プレートが変形しても、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーが同様に変形するため、その影響をキャンセルすることができる。これによって、アルコール濃度を精度良く検出することができる。
また、第１の光ファイバーを伝搬する光を受光する受光部（第１の受光部）と、第２の光ファイバーを伝搬する光を受光する受光部（第２の受光部）を同一の受光部とすることができる。このように構成することで、受光部の経時変化による影響がキャンセルされ、アルコール濃度を精度良く検出することができる。この場合、第１の光ファイバーを伝搬される光を受光部に導く状態と、第２の光ファイバーを伝搬される光を受光部に導く状態とに切換え可能としてもよいし、あるいは、第１の光ファイバーに光を入射する状態と、第２の光ファイバーに光を入射する状態とに切換え可能としてもよい。
【０００８】
上記のアルコール濃度検出装置は、燃料の温度を検出する温度センサをさらに備えることができる。そして、演算部は、温度センサで検出した燃料温度に基づいてアルコール濃度を補正することが好ましい。このような構成によると、燃料の温度による影響が補正されるため、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。
【０００９】
上記のアルコール濃度検出装置では、第１の光ファイバーのコアの金属膜が形成された部分が水分分離膜で覆われていることが好ましい。このような構成によると、燃料中の水分の影響が低減されるため、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。
【００１０】
上記のアルコール濃度検出装置は、燃料性状の種類を入力する手段と、燃料性状の種類毎に屈折率とアルコール濃度の関係を記憶する記憶手段をさらに有することができる。そして、演算部は、入力された燃料性状の種類に対応する屈折率とアルコール濃度の関係を用いてアルコール濃度を決定することが好ましい。このような構成によると、燃料性状の種類が変わっても、アルコール濃度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係るアルコール濃度検出装置が取付けられている燃料供給系の構成を示す図。
【図２】燃料タンク内の構成を拡大して示す図。
【図３】アルコール濃度検出装置の構成を示す図。
【図４】アルコール濃度検出装置の取付状態を示す模式図。
【図５】光ファイバーのコアの一方の表面に金薄膜が形成されている状態を示す図。
【図６】屈折率とアルコール濃度（エタノール濃度）の関係を示すグラフ。
【図７】本発明の他の実施例を説明する図であり、検出用光ファイバーと補償用光ファイバーが取付プレートに取付けられた状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（形態１）光ファイバーは、コアと、コアの周囲に形成されたクラッドを有する。
（形態２）コアの表面には、金薄膜が形成されている。
（形態３）演算部は、温度センサで検出した燃料温度に基づいて燃料の密度を補正し、補正した燃料密度に基づいてアルコール濃度（屈折率）を補正する。
【実施例】
【００１３】
（第１実施例） 本発明を具現化した一実施例に係るアルコール濃度検出装置について、図面を参照して説明する。まず、本実施例のアルコール濃度検出装置が装備される内燃機関の燃料供給系の構成について説明する。図１に示すように、本実施例の燃料供給系は、燃料を貯留する燃料タンク２６を備えている。燃料タンク２６に貯留されている燃料には、アルコール（本実施例ではエタノール）が含まれている。燃料タンク２６内には燃料供給装置２８が収容されている。燃料供給装置２８は、燃料タンク２６内の燃料を昇圧し、昇圧した燃料を燃料タンク２６外に吐出する。燃料供給装置２８には、燃料供給路（３８ａ，３８ｂ）の一端が接続されている。燃料供給路（３８ａ，３８ｂ）の他端は、インジェクタ１２に接続されている。燃料供給装置２８から吐出された燃料は、燃料供給路（３８ａ，３８ｂ）を通ってインジェクタ１２に供給される。
【００１４】
インジェクタ１２は、燃料供給装置２８から供給された燃料を噴射する。インジェクタ１２は、インテークマニホールド１４に取付けられている。インテークマニホールド１４は、エンジン１０の吸気側に取付けられている。インテークマニホールド１４には、スロットルバルブ１６が配設されている。スロットルバルブ１６は、インテークマニホールド１４を流れる空気流量を調節する。スロットルバルブ１６を制御することで、エンジン１０に供給される空気量が制御される。スロットルバルブ１６の上流側には吸気温センサ１８が配置され、下流側には流量センサ２０が配置されている。吸気温センサ１８は、インテークマニホールド１４内を流れる空気の温度を検出する。流量センサ２０は、インテークマニホールド１４内を流れる空気の流量を検出する。また、エンジン１０には、ノッキングの発生の有無を検出するノックセンサ２２が取付けられている。各センサ１８，２０，２２は、ＥＣＵ２４に電気的に接続されている。
【００１５】
ＥＣＵ２４には、上記した各センサ１８，２０，２２及び後で詳述するアルコール濃度検出センサ４０からの出力が入力される。ＥＣＵ２４は、アルコール濃度検出センサ４０の出力から、燃料に含まれるアルコール濃度を算出する。また、ＥＣＵ２４は、算出したアルコール濃度と、各センサ１８，２０，２２の出力に基づいて、インジェクタ１２から噴射する燃料流量や、インジェクタ１２から燃料を噴射するタイミング等を制御する。ＥＣＵ２４によるアルコール濃度を算出する手順については、後で詳述する。
【００１６】
次に、燃料タンク２６内に収容される燃料供給装置２８について説明する。図２に示すように、燃料供給装置２８は、リザーブタンク３０と、リザーブタンク３０内に収容される燃料ポンプ３２を有している。リザーブタンク３０は、燃料タンク２６内の燃料を一時的に貯留する。燃料ポンプ３２は配線３２ｃによりＥＣＵ２４に接続されている。ＥＣＵ２４から配線３２ｃを介して燃料ポンプ３２に電力が供給されると、燃料ポンプ３２は、リザーブタンク３０内の燃料を吸引し、その吸引した燃料を昇圧し、その昇圧した燃料を吐出する。燃料ポンプ３２の吸入ポート３２ａにはサクションフィルタ３４が取付けられている。燃料ポンプ３２の吐出ポート３２ｂには高圧フィルタ３６が取付けられている。このため、燃料ポンプ３２には、サクションフィルタ３４によって異物が除去された燃料が吸引され、また、燃料ポンプ３２から吐出される燃料は高圧フィルタ３６でさらに異物が除去されることとなる。高圧フィルタ３２には燃料供給路３８ａの一端が接続されている。燃料供給路３８ａの他端はアルコール濃度検出センサ４０に接続されている。アルコール濃度検出センサ４０には燃料供給路３８ｂの一端が接続され、燃料供給路３８ｂの他端はインジェクタ１２に接続されている（図１参照）。したがって、高圧フィルタ３６で異物が除去された燃料は、燃料供給路３８ａを通ってアルコール濃度検出センサ４０に流れ、アルコール濃度検出センサ４０から燃料供給路３８ｂを通ってインジェクタ１２に流れる。なお、アルコール濃度検出センサ４０には高圧フィルタ３６によって異物が取り除かれた燃料が供給されるため、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。また、アルコール濃度検出センサ４０を燃料タンク２６内に配置することで、外気温の影響を低減することができる。
【００１７】
図３，４に示すように、アルコール濃度検出センサ４０は、ＬＥＤ４２と光ファイバー４４とフォトダイオード４６を備えている。図４に示すように、ＬＥＤ４２と光ファイバー４４とフォトダイオード４６は、燃料流路を形成するハウジング４１内に配置されている。このため、燃料ポンプ３２から燃料が吐出される状態では、ＬＥＤ４２と光ファイバー４４とフォトダイオード４６が燃料中に浸漬された状態となる。
【００１８】
ＬＥＤ４２は、配線４４ａによりＥＣＵ２４に接続されている。ＥＣＵ２４は、ＬＥＤ４２のオン／オフを制御する。ＬＥＤ４２がオンすると、ＬＥＤ４２から光が出射される。ＬＥＤ４２は、光ファイバー４４の一方の端面に近接した位置に配置されている。このため、ＬＥＤ４２から出射される光は、光ファイバー４４の一端面に入射される。なお、本実施例では、光源としてＬＥＤ４２を用いたが、その他の光源（例えば、レーザー等）を用いることができる。
【００１９】
光ファイバー４４は、一端面に入射された光を他端面に伝搬する。図５に示すように、光ファイバー４４は、コア５２とクラッド５４を有している。コア５２とクラッド５４はともに、光に対して透過率が高い石英ガラス又はプラスチックで形成されている。コア５２の屈折率は、クラッド５４の屈折率よりも大きくされている。これによって、光ファイバー４４に入射された光の多くが、コア５２を伝搬することとなる。クラッド５４は、コア５２の外周面に設けられている。クラッド５４は、その一部が除去されている。クラッド５４が除去された部分では、コア５２が表面に露出している。コア５２が表面に露出した部分においては、コア５２の表面（本実施例では片側半面（図５の上側の面））に金の薄膜５０（以下、金薄膜５０という）が形成されている。金薄膜５０は、真空蒸着法によって形成することができる。金薄膜５０の厚みは１〜２００ｎｍとされ、表面プラズモン共鳴現象が起こり易い厚みに形成されている。
なお、本実施例では、表面プラズモン共鳴現象を生じさせるために金薄膜５０を形成したが、コア５２の表面に形成する薄膜の材料には他の金属（例えば、銀、銅、アルミニウム等）を用いることができる。また、金と、これらの金属を積層した薄膜を用いることもできる。
【００２０】
フォトダイオード４６は、光ファイバー４４を伝搬した光を受光し、その受光した光を電流に変換する。フォトダイオード４６で変換される電流は、受光した光の強度に比例している。この電流は、抵抗Ｒにより電圧に変換される。抵抗Ｒによって変換された電圧は、電圧計４８で計測される。電圧計４８で計測された電圧値は、配線４４ｂを介してＥＣＵ２４に入力される。
【００２１】
ＥＣＵ２４は、電圧計４８で計測された電圧値から燃料の屈折率を決定し、その屈折率から燃料中のアルコール濃度を決定する。すなわち、光ファイバー４４（コア５２）は燃料に浸漬されているため、コア５２の金薄膜５０は燃料に接している。このため、光ファイバー４４（コア５２）に光を入射すると、金薄膜５０によって表面プラズモン共鳴現象が発生し、入射した光の一部が吸収される。表面プラズモン共鳴現象によって吸収される光の強度は、金薄膜５０に接する燃料の屈折率によって異なる。このため、ＥＣＵ２４は、電圧計４８で計測された電圧値（即ち、フォトダイオード４６で受光した光の強度）から、燃料の屈折率を決定する。燃料の屈折率と燃料中のアルコール濃度の間には図６に示す関係が成立する（アルコール濃度が高くなると、屈折率が低くなる。）。このため、ＥＣＵ２４は、決定した屈折率から燃料中のアルコール濃度を決定する。
【００２２】
上述した説明から明らかなように、本実施例のアルコール濃度検出装置では、光ファイバー４４のコア５２の表面に金薄膜５０を形成し、コア５２を伝搬する光の一部が表面プラズモン共鳴現象によって吸収されるようになっている。このため、燃料の屈折率の変化に対してフォトダイオード４６で受光する光の強度が大きく変化し、燃料の屈折率を精度良く決定することができる。これによって、燃料中のアルコール濃度も精度良く検出することができる。
【００２３】
（第２実施例） 次に、本発明の第２実施例に係るアルコール濃度検出装置を説明する。第２実施例のアルコール濃度検出装置は、第１実施例とは異なり、内燃機関の燃料として種類の異なる燃料（例えば、重軽質が異なる燃料）が使用され、使用される燃料性状の種類（例えば、重軽質）に応じてアルコール濃度が検出可能となっている点で相違する。なお、アルコール濃度検出装置のハード構成については、第１実施例と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
第２実施例では、重軽質が異なる３種類の燃料Ａ，Ｂ，Ｃが用いられる。図６から明らかなように、燃料Ａ，Ｂ，Ｃの「屈折率−アルコール濃度」の特性（関係）は略同一の特性を有している。すなわち、燃料の重軽質が異なっていても、燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係は略同一となる。
そこで、ＥＣＵには、燃料性状の種類Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれの「屈折率−アルコール濃度」の関係のうちの一つが記憶される。具体的には、種類Ｂの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係が予め記憶される。種類Ｂの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係は、種類Ａの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係と種類Ｂの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係の略中間の特性を示すためである。
ＥＣＵは、アルコール濃度検出センサのフォトダイオードから出力される電圧値から燃料の屈折率を決定すると、まず、記憶している「屈折率−アルコール濃度」の関係を読出す。そして、その読出した「屈折率−アルコール濃度」の関係と決定した屈折率から、燃料のアルコール濃度を決定する。これによって、燃料性状の種類Ａ，Ｂ，Ｃ（例えば、燃料の重軽質）が異なっても、燃料中に含有するアルコールの濃度を精度良く検出することができる。
なお、上述した実施例では、種類Ｂの燃料の「屈折率−アルコール濃度」の関係に基づいて種類Ａ，Ｃの燃料のアルコール濃度まで決定していたが、種類Ａ，Ｂ，Ｃ毎に「屈折率−アルコール濃度」の関係を記憶するようにしてもよい。この場合、燃料の種類を入力する手段を設けることが好ましい。そして、ＥＣＵは、入力された燃料の種類から、対応する「屈折率−アルコール濃度」の関係を特定し、次いで、その特定した「屈折率−アルコール濃度」の関係とセンサで測定された屈折率から燃料のアルコール濃度を決定することができる。
【００２５】
（第３実施例） 次に、本発明の第３実施例に係るアルコール濃度検出装置を説明する。第３実施例のアルコール濃度検出装置は、第１実施例と異なり、金薄膜が形成された光ファイバーとは別に補償用の光ファイバーを有する点で相違する。その他の点は、第１実施例と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
図７に示すように、本実施例のアルコール濃度検出装置は、ＬＥＤ（図示しない）からの光が入射される第１光ファイバー４４と、ＬＥＤ（図示しない）からの光が入射される第２光ファイバー４７を備えている。第１光ファイバー４４は、第１実施例と同様に、コア５２の一部が表面に露出しており、その部分に金薄膜５０が形成されている。第２光ファイバー４７は、第１光ファイバー４４と同様、コア５３の一部が表面に露出しているが、コア５３には金薄膜が形成されていない。第１光ファイバー４４を伝搬した光はフォトダイオード（図示しない）で受光され、第２光ファイバー４７を伝搬した光はフォトダイオード（図示しない）で受光される。これら第１光ファイバー４４と第２光ファイバー４７は取付プレート５６に固定されている。
【００２７】
本実施例のＥＣＵは、第１光ファイバー４４で伝搬された光を受光したフォトダイオードの出力（すなわち、第１光ファイバー４４で伝搬された光の強度）と第２光ファイバー４７で伝搬された光を受光したフォトダイオードの出力（すなわち、第２光ファイバー４７で伝搬された光の強度）の両者を用いて、燃料の屈折率を決定する。具体的には、第１光ファイバー４４で伝搬された光の強度から第２光ファイバー４７で伝搬された光の強度を減算し、その減算値から燃料の屈折率を決定する。第１光ファイバー４４と第２光ファイバー４７は同一の取付プレート５６に固定されているため、第１光ファイバー４４と第２光ファイバー４７は同じ様に変形している。このため、第１光ファイバー４４と第２光ファイバー４７の出力の差を採ることで、第１光ファイバー４４が変形することによる光強度の変化を補償することができる。これによって、燃料の屈折率（アルコール濃度）を精度良く検出することができる。
【００２８】
なお、第１光ファイバー４４に光を入射するＬＥＤと、第２光ファイバー４７に光を入射するＬＥＤを、同一のＬＥＤとすることができる。このような構成とすれば、ＬＥＤの経時変化や電圧変化等によってフォトダイオードで受光される光の強度が変化しても、第１光ファイバー４４に入射される光の強度と第２光ファイバー４７に入射される光の強度が同様に変化するため、その影響をキャンセルすることができる。これによって、燃料の屈折率（アルコール濃度）を精度良く求めることができる。この場合、入射光学系に切替えミラーを配置すること等によって、第１光ファイバー４４に光が入射される状態と、第２光ファイバー４７に光が入射される状態とに切り替えるようにすることができる。
【００２９】
また、第１光ファイバー４４を伝搬した光を受光するフォトダイオードと、第２光ファイバー４７を伝搬した光を受光するフォトダイオードを、同一のフォトダイオードとすることもできる。このような構成とすると、フォトダイオードの経時変化による影響がキャンセルされ、燃料の屈折率（アルコール濃度）を精度良く求めることができる。
この場合、受光光学系に切り替えミラーを配置すること等によって、第１光ファイバー４４を伝搬する光をフォトダイオードに導く状態と、第２光ファイバー４７を伝搬する光をフォトダイオードに導く状態とに切換え可能とすることができる。あるいは、入射光学系に切り替えミラーを配置すること等によって、第１光ファイバー４４に光が入射される状態と、第２光ファイバー４７に光が入射される状態とに切り替えるようにしてもよい。
【００３０】
なお、上述した各アルコール濃度検出装置では、燃料の温度を検出する温度センサをさらに備えることができる。そして、ＥＣＵ２４は、温度センサで検出した燃料温度に基づいてアルコール濃度を補正することができる。燃料の密度は燃料の温度によって変化し、燃料の密度が変化すると燃料の屈折率が変化する。燃料の温度によってアルコール濃度を補正することで、燃料中のアルコール濃度を精度良く検出することができる。
【００３１】
また、上述した各アルコール濃度検出装置では、光ファイバー４４（詳細にはコア５２）の金薄膜５０が形成された部分が水分分離膜で覆われているようにしてもよい。金薄膜５０が水分分離膜で覆われることで、燃料中の水分の影響が低減され、燃料中のアルコール濃度を精度良く決定することができる。なお、水分分離膜としては、例えばゼオライト膜等を用いることができる。
【００３２】
さらに、上述したアルコール濃度検出装置では、ＬＥＤ４２とフォトダイオード４６が燃料流路内に配置されていたが、これらを燃料流路外に配置するようにしてもよい。このような構成によると、ＬＥＤ４２及びフォトダイオード４６が燃料中に浸漬しなくなるため、これらに耐燃料性が不要となり、装置の信頼性が向上する。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０：エンジン
１２：インジェクタ
１４：インテークマニホールド
１６：スロットル
１８：センサ
２０：センサ
２２：上死点センサ
２４：ＥＣＵ（制御装置）
２６：燃料タンク
２８：燃料供給装置
３０：リザーブカップ
３２：燃料ポンプ
３４：サクションフィルタ
３６：高圧フィルタ
３８ａ，３８ｂ：燃料供給路
４０：アルコール濃度検出センサ
４１：ハウジング
４２：ＬＥＤ
４４：光ファイバー
４６：フォトダイオード
４７:補償用光ファイバー
４８：電圧計
５０：金薄膜
５２：コア
５４：クラッド
５６：取付プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給される燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する装置であり、
光源と、
光源から入射される光を伝搬するコアを有する第１の光ファイバーと、
第１の光ファイバーによって伝搬された光を受光する第１の受光部と、
第１の受光部で受光した光の強度を用いて燃料に含まれるアルコール濃度を決定する演算部と、を備えており、
第１の光ファイバーのコアの少なくとも一部分が表面に露出しており、その露出した部分に表面プラズモン現象を発生する金属膜が形成されており、その金属膜が形成された部分が燃料中に浸漬されていることを特徴とするアルコール濃度検出装置。
【請求項２】
光源から入射される光を伝搬するコアを有する第２の光ファイバーと、第２の光ファイバーによって伝搬された光を受光する第２の受光部をさらに備えており、
第２の光ファイバーは、第１の光ファイバーと同一部分が表面に露出しており、その露出した部分には金属膜が形成されておらず、
演算部は、第１の受光部で受光した光の強度と第２の受光部で受光した光の強度の差を用いて、燃料に含まれるアルコール濃度を決定することを特徴とする請求項１に記載のアルコール濃度検出装置。
【請求項３】
燃料の温度を検出する温度センサをさらに備えており、
演算部は、温度センサで検出した燃料温度に基づいてアルコール濃度を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のアルコール濃度検出装置。
【請求項４】
第１の光ファイバーのコアの金属膜が形成された部分が水分分離膜で覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアルコール濃度検出装置。
【請求項５】
燃料性状の種類を入力する手段と、燃料性状の種類毎に屈折率とアルコール濃度の関係を記憶する記憶手段をさらに有しており、
演算部は、入力された燃料性状の種類に対応する屈折率とアルコール濃度の関係を用いてアルコール濃度を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルコール濃度検出装置。
【請求項１】
内燃機関に供給される燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する装置であり、
光源と、
光源から入射される光を伝搬するコアを有する第１の光ファイバーと、
第１の光ファイバーによって伝搬された光を受光する第１の受光部と、
第１の受光部で受光した光の強度を用いて燃料に含まれるアルコール濃度を決定する演算部と、を備えており、
第１の光ファイバーのコアの少なくとも一部分が表面に露出しており、その露出した部分に表面プラズモン現象を発生する金属膜が形成されており、その金属膜が形成された部分が燃料中に浸漬されていることを特徴とするアルコール濃度検出装置。
【請求項２】
光源から入射される光を伝搬するコアを有する第２の光ファイバーと、第２の光ファイバーによって伝搬された光を受光する第２の受光部をさらに備えており、
第２の光ファイバーは、第１の光ファイバーと同一部分が表面に露出しており、その露出した部分には金属膜が形成されておらず、
演算部は、第１の受光部で受光した光の強度と第２の受光部で受光した光の強度の差を用いて、燃料に含まれるアルコール濃度を決定することを特徴とする請求項１に記載のアルコール濃度検出装置。
【請求項３】
燃料の温度を検出する温度センサをさらに備えており、
演算部は、温度センサで検出した燃料温度に基づいてアルコール濃度を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のアルコール濃度検出装置。
【請求項４】
第１の光ファイバーのコアの金属膜が形成された部分が水分分離膜で覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアルコール濃度検出装置。
【請求項５】
燃料性状の種類を入力する手段と、燃料性状の種類毎に屈折率とアルコール濃度の関係を記憶する記憶手段をさらに有しており、
演算部は、入力された燃料性状の種類に対応する屈折率とアルコール濃度の関係を用いてアルコール濃度を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルコール濃度検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２２３７３３（Ｐ２０１０−２２３７３３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７０９２８（Ｐ２００９−７０９２８）
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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