(57)【要約】【課題】本発明は、単純な構成でアルコール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出でき、耐久性に優れた燃料性状検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の１つの実施形態に係る燃料性状検出装置は、被測定媒体であるエタノール混合ガソリン燃料８の燃料性状を検出する。当該燃料性状検出装置は、複数の波長帯での被測定媒体の屈折率を測定する屈折率測定部と、屈折率測定部で測定された屈折率の値から、被測定媒体に含まれるエタノールの濃度及びガソリンの重軽質を推定する性状推定部とを備える。【選択図】図１
2010101801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定媒体であるエタノール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出装置であって、
複数の波長帯での前記被測定媒体の屈折率を測定する屈折率測定部と、
前記屈折率測定部で測定された屈折率の値から、前記被測定媒体に含まれるエタノールの濃度及びガソリンの重軽質を推定する性状推定部とを備える燃料性状検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料性状検出装置であって、
前記屈折率測定部は、複数の波長帯のうち少なくとも１つの波長帯について光ファイバセンサにより前記被測定媒体の屈折率を測定し、
前記光ファイバセンサは、
ブラッググレーティングを有するコアと、前記コアを覆うクラッドとを備える光ファイバと、
前記光ファイバに所定の波長帯の光を入射する光源と、
前記ブラッググレーティングを経た光の強度を検出する受光部とを備え、
前記ブラッググレーティングは、前記被測定媒質に対して前記光源から出射した光の波長帯でクラッド伝搬モードによる透過損失が生じるように、前記光ファイバの長手方向の垂直線に対する所定の角度傾斜及び所定のグレーティング周期で形成されることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料性状検出装置であって、
前記光ファイバセンサは、異なる波長帯の光を発光する複数の前記光源を備え、複数の前記光源からの光を切り換えて１本の前記光ファイバに入射し、
前記ブラッググレーティングは、複数の前記光源が発光する異なる波長帯のそれぞれに対応した前記角度傾斜及び前記グレーティング周期で複数形成され、且つ前記ブラッググレーティングは、前記グレーティング周期を不連続に組合せた構成であることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料性状検出装置であって、
前記光ファイバセンサは、異なる波長帯の光を発光する複数の前記光源を備え、且つそれぞれの前記光源に対応して前記光ファイバを備え、
それぞれの前記光ファイバが有する前記ブラッググレーティングは、前記光源が発光する波長帯に対応するそれぞれの前記角度傾斜及び前記グレーティング周期で形成されることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料性状検出装置であって、
それぞれの前記ブラッググレーティングを経た光の強度を一つの前記受光部で検出することを特徴とする燃料性状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料性状検出装置に係る発明であって、特に、エタノール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジン（以下、単にエンジンともいう）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、それらの中間の中質ガソリン（通常のレギュラーガソリン）とがある。例えば、軽質ガソリンにマッチングするように点火時期等の制御を設定したエンジンに対して、重質ガソリンを燃料として使用した場合、当該エンジンの着火時期に遅れが生じる。さらに、当該エンジンでは、低温時の始動性が悪化したり、息つぎ現象等で運転性が悪化したりするばかりか、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も発生する。
【０００３】
また、米国や欧州等の各国では石油の消費量の低減を図るために、ガソリン中にアルコールを混合した燃料が自動車用として普及しつつある。ガソリン燃料の空燃比にマッチングさせたエンジンに、アルコール混合ガソリン燃料を用いると、アルコールがガソリンに比べて理論空燃比が小さいので当該エンジンの空燃比がリーン化してしまう。そのため、アルコール混合ガソリン燃料をエンジンに用いる場合、アルコール混合ガソリン燃料中のアルコール含有率を検出して燃料噴射弁等のアクチュエータを制御し、アルコール含有率に応じた空燃比、点火時期等に調整する必要がある。
【０００４】
従って、エンジンでは、ベースガソリン（混合燃料中に含まれるガソリン）の軽質，中質，重質や、アルコール混合ガソリン燃料中のアルコール含有率の燃料性状を検出し、この検出した値によって空燃比や点火時期等を制御することが重要である。
【０００５】
アルコール混合ガソリン燃料中のアルコール含有率を検出する方法については、Ｏ2センサによる空燃比フィードバックが燃料の噴射量を制御する際に、燃料の空燃比を推定することで間接的にアルコール混合ガソリン燃料中のアルコール含有率を検知することが報告されている。しかし、当該方法では、Ｏ2センサを動作温度まで昇温させる必要があるため、エンジン始動の直前あるいは直後におけるアルコール混合ガソリン燃料中のアルコール含有率を検知できない。このため、エンジン始動時にも検知できるセンサが求められており、たとえばベースガソリンとエタノールの比誘電率の違いを燃料中に設置された電極間の電気容量の値から検知する方式が報告されている。また、燃料中を透過する光の吸収により、エタノールとベースガソリンの吸光度の差から検知する方式も報告されている。
【０００６】
他方、重質ガソリンであるか軽質ガソリンであるかのガソリンの性状については、ガソリンの屈折率と相関があり、重質ガソリンでは屈折率は大きく、軽質ガソリンでは屈折率は小さくなる。そのため、ガソリンの燃料性状検出センサでは、屈折率変化を測定する方式のセンサが開発されている。
【０００７】
特許文献１には、屈折率センサと容量センサとを併用することで、アルコール混合ガソリン燃料の燃料性状（燃料中のアルコール含有率およびベースガソリンの軽質，中質，重質）を検知するセンサの構成が説明されている。容量センサの測定値からアルコール混合ガソリン燃料中のアルコール含有率が算出され、次いで算出されたアルコール含有率と屈折率センサの測定値を用いてベースガソリンの軽質，中質，重質が検知される。
【０００８】
特許文献２には、屈折率センサと吸光度センサとを併用することで、アルコール混合ガソリン燃料の燃料性状（燃料中のアルコール含有率およびベースガソリンの軽質，中質，重質）を検知するセンサの構成が説明されている。吸光度センサの測定値からアルコール混合ガソリン燃料中のアルコール含有率が算出され、次いで算出されたアルコール含有率と屈折率センサの測定値を用いてベースガソリンの軽質，中質，重質が検知される。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１９５８３９号公報
【特許文献２】特開２００８−１０７０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１のように屈折率センサと容量センサとを併用した燃料性状検出装置では、装置構成が複雑化・大型化しやすく、アルコール混合ガソリン燃料の燃料性状を低コストで検知することが困難であった。また、特許文献１の容量センサは、容量測定用の電極がアルコールを含む燃料によって腐食されやすく、また燃料中の不純物が電極へ付着するなどによって測定精度が経時劣化しやすい問題もあった。
【００１１】
一方、特許文献２のように屈折率センサと吸光度センサとを併用した燃料性状検出装置では、屈折率を計測するために位置検出型光検出器が必要になり、単一素子型光検出器を用いる場合に比べ高精度な位置合わせが必要となり、光路の経時変化により測定誤差が生じる問題があった。また、特許文献２の吸光度センサでは、吸光度を用いてエタノール濃度の測定するため、光路中の窓材表面の汚れなどの経時変化により測定誤差が生じる問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、単純な構成でアルコール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出でき、耐久性に優れた燃料性状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】
【００１３】
本発明の１つの実施形態に係る解決手段は、被測定媒体であるエタノール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出装置であって、複数の波長帯での被測定媒体の屈折率を測定する屈折率測定部と、屈折率測定部で測定された屈折率の値から、被測定媒体に含まれるエタノールの濃度及びガソリンの重軽質を推定する性状推定部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の１つの実施形態に記載の燃料性状検出装置は、複数の波長帯での被測定媒体の屈折率を測定する屈折率測定部と、屈折率測定部で測定された屈折率の値から、被測定媒体に含まれるエタノールの濃度及びガソリンの重軽質を推定する性状推定部とを備えるので、単純な構成でアルコール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出でき、耐久性に優れている効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
図１に、本実施の形態に係る燃料性状検出装置の概略図を示す。図１に示す燃料性状検出装置は、被測定媒質であるアルコール混合ガソリン燃料の屈折率を検出して燃料性状（燃料中のアルコール含有率およびベースガソリンの軽質，中質，重質）を検出するセンサである。図１に示す燃料性状検出装置では、光ファイバ１の一方の端部に異なる波長帯の光を発光する複数の光源２ａおよび光源２ｂが配置され、他方の端部に受光部３が配置されている。光ファイバ１は、光源２ａおよび光源２ｂから出射される光が伝播するコア４と、光をコア４内に閉じ込めるためにコア４を覆うように設けられたクラッド５と、これらを覆って保護するファイバジャケット６とを備えている。なお、本実施の形態で使用する光ファイバ１は、コア径６２．５μｍ，クラッド径１２５μｍ，グレーディッドインデクス型，コアＧｅ添加の石英マルチモード光ファイバである。使用するファイバには、コアあるいはクラッドにホウ素とゲルマニウムが添加されたフォトセンシティブファイバを使用してもよい。また、コアにホウ素とゲルマニウムが添加され、クラッドにゲルマニウムが添加された、通常の石英系ファイバよりもクラッドとコアが高屈折率に調整されたファイバを使用してもよい。さらに、光ファイバ１には、被測定媒質の屈折率を測定するために、被測定媒質であるアルコール混合ガソリン燃料８とクラッド５とが直接接するように、ファイバジャケット６の一部が取り除かれている。光源２ａは、中心波長８８０ｎｍの発光スペクトルを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光源２ｂは、中心波長４５０ｎｍの発光スペクトルを有するＬＥＤである。光源２ａと光源２ｂとは、別々に駆動できるようになっている。
【００１６】
さらに、図１に示す光ファイバ１では、ファイバジャケット６の一部が取り除かれた部分のコア４に、一定のグレーティング周期Λで、光ファイバ１の長手方向の垂直線に対し傾斜角度θを有するブラッググレーティング（以下、単にグレーティングともいう）９が形成されている。グレーティング９は、クラッド伝搬モードによる透過損失が光源２ａおよび光源２ｂの発光波長帯で出現するように、（Λ，θ）＝（０．６μｍ，８．６度）のグレーティング９ａ，（Λ，θ）＝（０．６１２μｍ，１３．６度）のグレーティング９ｂ，（Λ，θ）＝（０．３０６μｍ，８．６度）のグレーティング９ｃ，（Λ，θ）＝（０．３１２μｍ，１３．６度）のグレーティング９ｄが、７．５ｍｍずつ全体で３０ｍｍの範囲に作成されている。なお、光ファイバ１にグレーティング９を形成するには、高圧水素（１００気圧）雰囲気中にて２週間処理を行い、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ（出力２００ｍＷ，波長２６６ｎｍ）を当該処理後の光ファイバ１に照射して形成する。上記の傾斜角度θとは、コア内で形成されるグレーティングの周期構造が光ファイバの長手方向の垂直線に対してなす傾斜角度のことであり、−９０°より大きく９０°未満の範囲である。
【００１７】
また、図１に示す光ファイバ１は、アルコール混合ガソリン燃料８を貯蔵する容器１０の底面の近くでＵ字型に屈曲され、光源２ａ，２ｂ又は受光部３に接続された光ファイバ１の端部が容器１０の外部に配置される構成である。受光部３は、グレーティング９を経た光の強度を検出するため、フォトダイオードを使用している。受光部３に接続されている屈折率計算ユニット５０は、受光部３で検出した光の強度から屈折率を計算し、予め記憶された屈折率と燃料性状との関係から被測定媒質であるアルコール混合ガソリン燃料８の燃料性状を推定する。
【００１８】
次に、図１に示す燃料性状検出装置の動作について説明する。まず、動作原理を説明するためにグレーティング周期Λと傾斜角度θとを１通りに固定したグレーティング９を有する光ファイバ１の透過特性について説明する。図２に、当該光ファイバ１の透過スペクトルを示す。図２に示す透過スペクトルは、マルチモード光ファイバを用い、（Λ，θ）＝（０．６μｍ，８．６度）のグレーティング９を形成した光ファイバ１のスペクトルである。
【００１９】
ブラッグ波長より短波長側である波長０．８８μｍ付近の特定波長の光が光ファイバ１に入射すると、グレーティング９によってコア２を伝播するモードからクラッド５に閉じ込められるクラッド伝搬モード（以下、単にクラッドモードという）に移行し、図２に示す透過スペクトルのように周期的な鋭い透過スペクトル２００のピークが発生する。
【００２０】
被測定媒質であるアルコール混合ガソリン燃料８の屈折率がクラッド５の屈折率に近づくにつれ、光ファイバ１に入射された光はクラッド５内に閉じ込めておくことが難くなり、クラッドモードによる透過スペクトル２００のピークが低波長側から消失する。最終的には、透過スペクトル２００は波長依存性が緩やかで連続的なスペクトルに変化する。具体的に、クラッド５の屈折率に近い屈折率１．４９７のトルエンを被測定媒質とした場合、透過スペクトル２００は、図２に示すように鋭いピークを有することなく波長依存性が小さい緩やかなスペクトルになる（放射モード）。一方、クラッド５の屈折率と異なる屈折率１．３の水を被測定媒質とした場合、光ファイバ１に入射された光がクラッド５内に閉じ込められ、図２に示すように鋭いピークを有するスペクトルになる（クラッドモード）。
【００２１】
受光部３の出力は、光ファイバ１の透過スペクトルと光源２ａ，２ｂのコア４に入射した光強度スペクトルとの積に比例する。クラッドモードが発生する波長と重複する光強度スペクトルの光源２ａのみを駆動すると、クラッドモードと放射モードとの違いによって受光部３の受光強度は変化し、クラッドモードが存在する場合には受光強度は大きくなる。従って、受光部３の受光強度変化から、グレーティング９を形成した領域のクラッド５に接する被測定媒質であるアルコール混合ガソリン燃料８の屈折率を得ることができる。ここで検出される屈折率は、光源２ａの発光波長８８０ｎｍ近傍の波長に対して平均された屈折率である。
【００２２】
次に、傾斜角度θが８．６度と１３．６度のように２種類のグレーティングを光ファイバ１に形成した場合の光ファイバ１の透過特性について説明する。図３に、当該光ファイバ１の透過スペクトルを示す。図３に示す透過スペクトルは、マルチモード光ファイバを用い、（Λ，θ）＝（０．６μｍ，８．６度）と（Λ，θ）＝（０．６μｍ，１３．６度）とのグレーティング９を形成した光ファイバ１のスペクトルである。なお、グレーティング周期Λが同じ場合、傾斜角度θが大きいほどクラッドモードの出現する波長は短波長化する。また、傾斜角度θが大きいほど出現するクラッドモードの有効屈折率が小さくなる。クラッドモードの損失スペクトル形状が鈍化するのは被測定媒質の屈折率がクラッドモードの有効屈折率と同程度以上になった状態であるので、測定できる被測定媒質の屈折率範囲は、傾斜角度θが大きいほど低い屈折率に変化することになる。傾斜角度θが８．６度と１３．６度となるようにグレーティング９を形成した場合、測定できる屈折率範囲が各傾斜角度θのグレーティングによる有効屈折率範囲を加算したものになるため、図３に示すように透過スペクトル２００のピークの包絡線２０１を２つ重ねた形状となり、測定可能な屈折率範囲が拡大する。なお、傾斜角度θ１３．６度のグレーティング９は、光源２ａの発光スペクトル範囲のうち発光強度が大きい波長範囲でクラッドモードが生じるように、傾斜角度θが８．６度のグレーティング９とグレーティング周期Λを異ならせてもよい。
【００２３】
さらに、本実施の形態に係る燃料性状検出装置では、傾斜角度θが８．６度および１３．６度で、クラッドモードの透過損失が４５０ｎｍ帯に生じるようにグレーティング周期Λを調整したグレーティング９を光ファイバ１に形成している。具体的に、本実施の形態に係る光ファイバ１には、波長８８０ｎｍ帯にクラッドモードを生じるグレーティング９ａおよび９ｂの２通りと、波長４５０ｎｍ帯にクラッドモードを生じるグレーティング９ｃおよび９ｄの２通りとの全４通り形成している。図４に、本実施の形態に係る光ファイバ１の模式図を示す。また、図５に、図４に示す光ファイバ１の透過スペクトルを示す。
【００２４】
図４では、グレーティング周期ΛがＰ1＝０．６１２μｍでグレーティング傾斜角度θがθ1＝１３．６度のグレーティング９ｂと、グレーティング周期ΛがＰ2＝０．６μｍでグレーティング傾斜角度θがθ2＝８．６度のグレーティング９ａと、グレーティング周期ΛがＰ3＝０．３１２μｍでグレーティング傾斜角度θがθ1のグレーティング９ｄと、グレーティング周期ΛがＰ4＝０．３０６μｍでグレーティング傾斜角度θがθ2のグレーティング９ｃとが図示されている。図５では、波長４５０ｎｍ帯及び波長８８０ｎｍ帯のそれぞれの付近に透過スペクトル２００のピークの包絡線２０１を２つ重ねた形状が図示されている。
【００２５】
光源２ａ（波長８８０ｎｍ帯）のみを駆動した場合、グレーティング９ｃおよび９ｄに関しては、クラッドモードの出現波長と入射光波長が異なるため、被測定媒質の屈折率による透過光量変化はないが、グレーティング９ａおよび９ｂに関しては、被測定媒質の屈折率に依存した透過光量変化の影響を受ける。他方、光源２ｂ（波長４５０ｎｍ帯）のみを駆動した場合、グレーティング９ａおよび９ｂに関しては、クラッドモードの出現波長と入射光波長が異なるため、被測定媒質の屈折率による透過光量変化はないが、グレーティング９ｃおよび９ｄに関しては、被測定媒質の屈折率に依存した透過光量変化の影響を受ける。したがって、本実施の形態に係る燃料性状検出装置では、光源２ａのみを駆動した場合と光源２ｂのみを駆動した場合とで別の検出データを得ることにより、同じ光ファイバ１に形成されたグレーティング９を用いて、異なる波長帯での平均屈折率を計測することができる。
【００２６】
次に、異なる波長帯での平均屈折率データから、アルコール混合ガソリン燃料８の燃料性状（燃料中のエタノール濃度及びベースガソリンの重質，中質，軽質）を算出する方法について説明する。
【００２７】
ガソリンの重質成分と軽質成分とでは屈折率の波長依存性が異なり、重質成分は波長依存性が大きい。このことを利用して、２波長での屈折率の差からアルコール混合ガソリン燃料８の燃料性状を算出する。まず、アルコール混合ガソリン燃料８は、エタノール、ベースガソリン重質成分、ベースガソリン軽質成分からなる３成分系を考える。そこで、エタノール濃度＝ｘ（０≦ｘ≦１），ベースガソリンでの重質成分濃度＝ｙ（０≦ｙ≦１）とする。ここで、ベースガソリン重質成分としてベースガソリン中の芳香族成分と、ベースガソリン軽質成分として芳香族成分以外と想定する。
【００２８】
波長８８０ｎｍ帯でのエタノール屈折率＝ｎeL，ベースガソリン重質成分屈折率＝ｎaL，ベースガソリン軽質成分屈折率＝ｎpLとし、波長４５０ｎｍ帯でのエタノール屈折率＝ｎeS，ベースガソリン重質成分屈折率＝ｎaS，ベースガソリン軽質成分屈折率＝ｎpSとする。このとき、波長８８０ｎｍ帯でのベースガソリンの屈折率は、ｙｎaL・＋（１−ｙ）・ｎpLとなり、波長４５０ｎｍ帯でのベースガソリンの屈折率は、ｙ・ｎaS＋（１−ｙ）・ｎpSとなる。
【００２９】
よって、エタノール混合ガソリン燃料８の波長８８０ｎｍ帯での屈折率は、数１のようになる。
【００３０】
【数１】
2010101801.tif 000003
【００３１】
一方、エタノール混合ガソリン燃料８の波長４５０ｎｍ帯での屈折率は、数２のようになる。
【００３２】
【数２】
2010101801.tif 000004
【００３３】
数１，数２から、エタノール濃度が数３と算出される。
【００３４】
【数３】
2010101801.tif 000005
【００３５】
数３は、２つの波長帯でのエタノール混合ガソリン燃料の屈折率測定値ＭS，ＭL、既知のエタノール屈折率ｎeS，ｎeLと、ベースガソリン重質成分の屈折率ｎaS，ｎaL、ベースガソリン軽質成分の屈折率ｎpS，ｎpLの値からエタノール濃度が算出されることを示している。ここで、ｎaS，ｎaL，ｎpS，ｎpLは、市販されているベースガソリンにおける重質成分と軽質成分との各波長帯での屈折率の平均値を用いる。
【００３６】
ベースガソリン重質成分の典型例としては芳香族（トルエン）の屈折率の波長分散データを、またベースガソリン軽質成分の典型例としては芳香族成分以外のオクタンの屈折率の波長分散データをそれぞれ用い、セルマイヤの関係式（数４）が成り立つと仮定して２波長帯でのベースガソリン重質成分とベースガソリン軽質成分の屈折率（２０℃）の値を見積もっている。
【００３７】
【数４】
2010101801.tif 000006
【００３８】
屈折率の波長依存性は図６のようになり、２波長帯での屈折率差が０．００２程度の大きさと見積もられる。そのため、２波長帯での屈折率差の測定精度を０．０００３程度以上にすることによりベースガソリンの重軽質及びエタノール濃度を精度よく検知できる。
【００３９】
ここでは、ｎeS，ｎeL，ｎaS，ｎaL，ｎpS，ｎpLの近似値としてｎeS＝１．３７０１，ｎeL＝１．３５７２，ｎaS＝１．５１９７，ｎaL＝１．４８５１，ｎpS＝１．４０７８，ｎpL＝１．３９３１とした。
【００４０】
なお、上記の方法では、ベースガソリン重質及びベースガソリン軽質の典型的な成分の屈折率の波長分散データに基づいてｎaS，ｎaL，ｎpS，ｎpLの値を採用したが、実際には多数のエタノール濃度既知の燃料に対する２波長帯での屈折率測定値を求め、その測定結果が数３をできるだけ満たすようにデータのフィッティングを行い決定してもよい。
【００４１】
上記の前提において、２波長帯での屈折率測定値と、エタノール濃度との関係は数３に基づき算出できる。ＭS，ＭLの組み合わせに対してエタノール濃度が決定されるので、あらかじめエタノール濃度についてテーブルを作成しておき測定値と参照することにより、ベースガソリンの性状ばらつきの影響を低減してエタノール濃度を正確に検知することができる。
【００４２】
算出されたエタノール濃度と、数１または数２の関係からベースガソリンの重質成分濃度が算出される。２つの波長帯でのエタノール混合ガソリン燃料の屈折率測定値ＭS，ＭLの組み合わせに対して求まるエタノール濃度とベースガソリンの重質成分濃度は、図７〜図１０に示すグラフのように表せる。
【００４３】
図７〜図１０に示すグラフでは、燃料中のエタノール濃度を１０％ずつ異ならせた場合における２波長帯での屈折率データを直線で結んで表示している。図７は燃料中のエタノール濃度が主に１００％〜７０％の間を、図８は燃料中のエタノール濃度が主に６０％〜４０％の間を、図９は燃料中のエタノール濃度が主に３０％〜２０％の間を、図９は燃料中のエタノール濃度が主に１０％〜０％の間をそれぞれ図示している。
【００４４】
また、図７〜図１０に示すグラフでは、同一エタノール濃度の条件でベースガソリンの重質成分濃度を５％刻みで変化（２０％〜４５％）させて、それぞれ異なる点で図示している。図７〜図１０に示すグラフの横軸は波長４５０ｎｍ帯での屈折率を、縦軸は波長８８０ｎｍ帯での屈折率をそれぞれ表している。
【００４５】
なお、図７〜図１０に示すグラフでは、エタノール濃度を１０％刻み、ベースガソリンの重質成分濃度を５％刻みで図示したが、所望の刻み（たとえば２％刻み）で当該グラフを作成しておくことも可能である。当該グラフを用いて、２波長帯での屈折率を測定することで、燃料中のエタノール濃度及びベースガソリンの重質成分濃度をより正確に推定することができる。以上のように、２波長帯での屈折率ＭS，ＭLを測定することにより、燃料中のエタノール濃度とベースガソリンの軽質，中質，重質の両方を検知することができる。
【００４６】
また、図１に示す燃料性状検出装置では、光源２ａ、２ｂを切り替えることで２波長帯での屈折率を時間的に連続して測定できるため、経時変化による測定誤差を低減でき、高感度に屈折率を測定できる。
【００４７】
なお、本実施の形態に係る燃料性状検出装置では、光源２ａ，２ｂ、グレーティング９を形成した光ファイバ１、及び受光部３が、複数の波長帯での被測定媒体の屈折率を測定する屈折率測定部に対応し、屈折率計算ユニット５０が、被測定媒体に含まれるエタノールの濃度及びガソリンの重軽質を推定する性状推定部に対応する。
【００４８】
また、本実施の形態に係る燃料性状検出装置では、２波長帯での屈折率測定によりエタノール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出する構成であったが、本発明はこれに限られず、３波長帯以上での屈折率測定が可能なようにグレーティング９を設けてエタノール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出する構成でも良い。
【００４９】
（実施の形態２）
実施の形態１では、１本の光ファイバ１のコア４に４つのグレーティング９（９ａ〜９ｄ）を形成した燃料性状検出装置について説明した。この燃料性状検出装置は、２波長帯での屈折率測定のみで燃料性状を検出でき、従来の燃料性状検出装置に比べて、経時変化による測定誤差が低減できる。また、この燃料性状検出装置は、従来の燃料性状検出装置に比べて、位置検出型光検出器を用いないため構成が簡便になり低コスト化できる。
【００５０】
一方、本実施の形態に係る燃料性状検出装置は、２波長帯での屈折率測定に同じ光ファイバ１に形成されたグレーティング９を用いるのではなく、波長帯毎に異なる光ファイバ１にグレーティング９を形成した構成を採用している。具体的に、図１１に、本実施の形態に係る燃料性状検出装置の概略図を示す。図１１に示す燃料性状検出装置では、２本の光ファイバ１において、それぞれの一方の端部に異なる波長帯の光を発光する複数の光源２ａおよび光源２ｂを配置し、それぞれの他方の端部に１つの受光部３を配置している。光源２ａに接続された光ファイバ１は、コア４に（Λ，θ）＝（０．６μｍ，８．６度）のグレーティング９ａと、（Λ，θ）＝（０．６１２μｍ，１３．６度）のグレーティング９ｂとが７．５ｍｍずつ全体で１５ｍｍの範囲に作成されている。一方、光源２ｂに接続された光ファイバ１は、コア４に（Λ，θ）＝（０．３０６μｍ，８．６度）のグレーティング９ｃと、（Λ，θ）＝（０．３１２μｍ，１３．６度）のグレーティング９ｄとが７．５ｍｍずつ全体で１５ｍｍの範囲に作成されている。図１１に示す他の構成については、図１に示した構成と同じであり、図１の構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図１１に示す燃料性状検出装置のように、波長帯ごとに別のグレーティング９を使用することで、１本の光ファイバ１に形成されるグレーティング９の数を抑制し構成を単純化できる。また、図１１に示す燃料性状検出装置では、複数の光源２を切り換える必要がないため、光源２と光ファイバ１との結合効率が良くなるため、より高感度に計測できる利点がある。さらに、図１１に示す燃料性状検出装置では、各波長帯に対応したファイバグレーティング９の長さを長くできるので、屈折率測定時のグレーティング９の透過光量変化を大きくできる利点がある。また、図１１に示す燃料性状検出装置では、それぞれ光ファイバ１に形成されたグレーティング９を用いて、２波長帯での屈折率を時間的に連続して測定できるため、経時変化による測定誤差を低減でき、高感度に屈折率を測定できる。
【００５２】
なお、図１１では、２本の光ファイバ１が同一の受光部３に接続される単一素子型の構成であるが、本発明はこれに限られず、光ファイバ１毎に受光部３を設ける複数素子型の構成でも良い。また、本実施の形態に係る燃料性状検出装置では、２波長帯での屈折率測定によりエタノール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出する構成であったが、本発明はこれに限られず、３波長帯以上での屈折率測定が可能なようにグレーティング９を形成した光ファイバ１を複数設けてエタノール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出する構成でも良い。
【００５３】
さらに、実施の形態１及び２では、屈折率を測定するためにグレーティング９を形成した光ファイバ１（光ファイバセンサ）を用いる構成について説明したが、本発明はこれに限られず、何らかの方法で２波長帯での屈折率を測定できる燃料性状検出装置であればエタノール混合ガソリン燃料の燃料性状を検出できる。具体的に、屈折率を測定する手段は何でもよく、特許文献２で開示されている斜入射させた光の屈折角の変化を位置検出型光検出器により検出することで屈折率を測定する手段でも良い。なお、波長帯毎に異なる手段で屈折率を測定する燃料性状検出装置でも良い。例えば、波長４５０ｎｍ帯は光ファイバセンサで、波長８８０ｎｍ帯は位置検出型光検出器でも良い。
【００５４】
また本発明は、エタノール混合ガソリンの燃料性状検出以外の場合に、たとえばＥＴＢＥ（エチルターシャリーブチルエーテル）混合ガソリン等の他の混合燃料においても、較正用のグラフデータを準備することにより同様の手法で燃料性状検出に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置の透過スペクトルを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置の透過スペクトルを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置の光ファイバの構成を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置の透過スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置で測定する物質の屈折率波長依存性を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置における２波長帯での屈折率とエタノール濃度及びベースガソリンの重質成分比との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置における２波長帯での屈折率とエタノール濃度及びベースガソリンの重質成分比との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置における２波長帯での屈折率とエタノール濃度及びベースガソリンの重質成分比との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る燃料性状検出装置における２波長帯での屈折率とエタノール濃度及びベースガソリンの重質成分比との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る燃料性状検出装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  光ファイバ、２ａ，２ｂ  光源、３  受光部、４  コア、５  クラッド、６  ファイバジャケット、８  容器、９  グレーティング、１０  アルコール混合ガソリン燃料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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