(57)【要約】【課題】変化後の新しいアルコール濃度の燃料に対応した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。【解決手段】発光部７０および受光部８０をインジェクタ２内部に設けられた燃料通路１２を挟み且つ互いに対向して配置した。これにより、アルコール濃度検出位置から噴孔２２までの燃料通路空間容積を、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より格段に小さくして、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。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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前記通路を流れる前記燃料の性状を検出する燃料性状検出装置であって、
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ることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項２】
前記検出手段として、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条件に応じた検出信号を出力する受光素子とを備え、
前記検出信号に基づいて前記燃料の性状を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【請求項３】
一端が前記発光素子に臨み且つ他端が前記通路に臨むように配置された第１導光部材と、
一端が前記受光素子に臨み且つ他端が前記通路に臨むように配置された第２導光部材とを備え、
前記発光素子が発する前記測定光は前記第１導光部材により前記通路へ導かれ、
前記通路を透過した前記測定光は前記第２導光部材により前記受光素子へ導かれることを特徴とする請求項２に記載の燃料性状検出装置。
【請求項４】
前記検出手段として、前記燃料噴射弁の外部に配置された発光素子と、前記燃料噴射弁の外部に配置された受光素子と、一端が前記発光素子に臨み且つ他端が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は前記第３導光部材により前記通路へ導かれ、
前記通路を透過した前記測定光は前記第４導光部材により前記受光素子へ導かれることを特徴とする請求項２に記載の燃料性状検出装置。
【請求項５】
前記検出手段として、前記通路内に臨み互いに所定間隔を隔てて前記燃料噴射弁に取り付けられた導電性部材からなる一対の電極を備え、
前記電極間に電圧を印加して計測された前記電極間の静電容量に基づいて前記燃料の性状を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【請求項６】
前記検出手段として、前記通路中に測定超音波を発射可能に前記燃料噴射弁に取り付けられた第１超音波素子と、前記通路中を伝播する前記測定超音波を受信可能に前記燃料噴射弁に取り付けられ且つ受信条件に応じた電圧信号を出力する第２超音波素子とを備え、
前記電圧信号に基づいて前記燃料の性状を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【請求項７】
前記検出手段として、前記通路内に臨んで前記燃料噴射弁に取り付けられて電圧を印加されると超音波を発射するとともに超音波を受信すると電圧信号を出力する超音波素子を備え、
前記超音波素子により前記通路中に発射されたパルス状の測定超音波の反射波を前記超音波素子が受信した際の電圧信号に基づいて前記燃料の性状を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【特許文献１】米国特許第５３２５８３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
本発明の請求項２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条件に応じた検出信号を出力する受光素子とを備え、検出信号に基づいて燃料の性状を検出することを特徴としている。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の燃料性状検出装置は、一端が発光素子に臨み且つ他端が通路に臨むように配置された第１導光部材と、一端が受光素子に臨み且つ他端が通路に臨むように配置された第２導光部材とを備え、発光素子が発する測定光は第１導光部材により通路へ導かれ、通路を透過した測定光は第２導光部材により受光素子へ導かれることを特徴としている。
【００１５】
上述した構成によれば、燃料が流れる通路の気密は燃料噴射弁と第１導光部材との間、燃料噴射弁と第２導光部材との間で確保されるため、発光素子、受光素子の燃料噴射弁への取り付け部において通路の気密を考慮する必要がない。したがって、発光素子、受光素子の燃料噴射弁への取り付け構造をシンプルなものにできる。
【００１６】
本発明の請求項４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、一端が発光素子に臨み且つ他端が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は第３導光部材により通路へ導かれ、通路を透過した測定光は第４導光部材により受光素子へ導かれることを特徴としている。
【００１７】
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４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。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の燃料性状検出装置は、検出手段として、通路内に臨み互いに所定間隔を隔てて燃料噴射弁に取り付けられた導電性部材からなる一対の電極を備え、電極間に電圧を印加して計測された電極間の静電容量に基づいて燃料の性状を検出することを特徴としている。
【００１９】
互いに所定間隔を隔てて配置された導電性部材からなる一対の電極間に電圧を印加する場合、両電極間の静電容量は両電極間に存在する物質によって決まり、物質が異なれば静電容量も変化する。したがって、両電極間に存在する燃料性状が変化すると両電極間の静電容量も変化する。このような構成によっても、高精度な燃料性状検出を行うことができる。
【００２０】
本発明の請求項６に記載の燃料性状検出装置は、検出手段として、通路中に測定超音波を発射可能に燃料噴射弁に取り付けられた第１超音波素子と、通路中を伝播する測定超音波を受信可能に燃料噴射弁に取り付けられ且つ受信条件に応じた電圧信号を出力する第２超音波素子とを備え、電圧信号に基づいて燃料の性状を検出することを特徴としている。
【００２１】
上述の構成において、第１超音波素子が測定超音波を発射した時期と第２超音波素子が測定超音波を受信した時期とから、測定超音波の第１超音波素子から第２超音波素子へ至る伝播時間が求められる。一方、第１超音波素子から第２超音波素子へ至る測定超音波の経路長は、両超音波素子の位置関係から予め公知である。以上から燃料中における測定超音波の伝播速度が算出される。燃料中の超音波の伝播速度は、燃料の性状の変化に応じて変動する。したがって、測定超音波の燃料中の伝播速度に基づいて精度良く燃料性状を判定することができる。
【００２２】
本発明の請求項７に記載の燃料性状検出装置は、検出手段として、通路内に臨んで燃料噴射弁に取り付けられて電圧を印加されると超音波を発射するとともに超音波を受信すると電圧信号を出力する超音波素子を備え、超音波素子により通路中に発射されたパルス状の測定超音波の反射波を超音波素子が受信した際の電圧信号に基づいて燃料の性状を検出することを特徴としている。
【００２３】
上述の構成は、本発明の請求項６に記載の燃料性状検出装置と、燃料性状検出手段として超音波素子を用いる点で類似している。しかし、上述の構成によれば、１個の超音波素子を、測定超音波発信、および測定超音波受信の両方に用いている。したがって、燃料性状検出に用いる超音波素子の数を必要最小限度として、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
（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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る燃料性状検出装置が組み込まれた燃料噴射弁が用いられている燃料噴射システム１の構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料性状検出装置であるインジェクタ２の断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。第１実施形態に係る液体性状検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る燃料噴射制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態に係る燃料性状検出装置であるインジェクタ２の断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
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
【図１】
2008280927.tif 000003
【図２】
2008280927.tif 000004
【図３】
2008280927.tif 000005
【図４】
2008280927.tif 000006
【図５】
2008280927.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月29日(2007.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2008280927.tif 000008