(57)【要約】【課題】車輌に搭載可能な簡便な構成にてガス化複合燃料の各成分燃料の濃度を検出する。【解決手段】複数の波長の光を照射する光源としての発光部材８８と、発光部材８８より照射され導管８２内を流れるガス化複合燃料を通過した光を反射する反射鏡９６と、反射鏡９６により反射されガス化複合燃料を通過した光を分光する分光器９８と、それぞれ特定の波長の光を通過させる光学フィルタ１１０〜１１４と、光学フィルタを通過した光を受光しその強度に対応する電圧Ｉｔの電気信号を出力するフォトダイオード９０〜９４と、フォトダイオードを制御する電気回路１２６とを有し、電気回路１２６は濃度が０のときの出力電圧をＩｏとして各成分燃料について出力電圧の比Ｉｔ／Ｉｏに基づき成分燃料の濃度を演算する。【選択図】　　　　図３
2004077131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の炭化水素燃料よりなるガス化複合燃料の燃料濃度検出装置に於いて、複数の波長の光を照射する光源と、前記光源より照射されガス化複合燃料を通過した光を受光しそれぞれ受光した特定波長の光の強度に対応する信号を出力する複数の受光手段と、前記複数の受光手段より出力される信号に基づき燃料の濃度を演算する演算手段とを有することを特徴とするガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項２】
前記光源より照射されガス化複合燃料を通過した光を各受光手段に対し分光する分光手段を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項３】
各受光手段は特定波長の光を通過させるフィルタと、前記フィルタを通過した光をその強度に対応する電圧の電気信号に変換する光−電気変換素子とを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項４】
ガス化複合燃料は燃料通路を流れる燃料であり、前記燃料通路には上流側端部及び下流側端部に於いて分岐通路が連通接続されており、前記燃料濃度検出装置は前記分岐通路に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項５】
前記燃料濃度検出装置より上流側の前記分岐通路にはガス化複合燃料を加熱して液相を気化させる加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項６】
前記光源より照射された光は照射用光透過窓を経て前記分岐通路に流れるガス化複合燃料中を通過すると共に、受光用光透過窓を経て前記受光手段により受光されるよう構成され、前記照射用光透過窓及び前記受光用光透過窓には光の通過を許し且つガス化複合燃料の流れが直接前記照射用光透過窓及び前記受光用光透過窓に当ることを抑制するカバーが設けられていることを特徴とする請求項１乃至５に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項７】
前記光源及び前記受光手段は前記分岐通路の一方の側に配置され、前記分岐通路の他方の側には前記光源より照射されガス化複合燃料中を通過した光をガス化複合燃料を経て前記受光手段に対し反射する反射鏡が配置されていることを特徴とする請求項４乃至６に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項８】
前記ガス化複合燃料はメタンとプロパンとブタンとよりなり、前記受光手段はメタン濃度検出用受光手段とプロパン濃度検出用受光手段とブタン濃度検出用受光手段とよりなり、前記メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、前記プロパン濃度検出用受光手段は８．６±０．１μｍ、９．５±０．２μｍ、１１．１±０．２μｍの何れかの波長の光を受光し、前記ブタン濃度検出用受光手段は４．２±０．１μｍ、６．３±０．１μｍ、１０．５±０．５μｍの何れかの波長の光を受光することを特徴とする請求項１乃至７に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項９】
前記ガス化複合燃料はメタンとプロパンとよりなり、前記受光手段はメタン濃度検出用受光手段とプロパン濃度検出用受光手段とよりなり、前記メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、前記プロパン濃度検出用受光手段は６．６±０．１μｍ、６．９±０．５μｍ、７．２±０．５μｍ、８．６±０．１μｍ、９．５±０．２μｍ、１１．１±０．２μｍの何れかの波長の光を受光することを特徴とする請求項１乃至７に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項１０】
前記ガス化複合燃料はメタンとブタンとよりなり、前記受光手段はメタン濃度検出用受光手段とブタン濃度検出用受光手段とよりなり、前記メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、前記ブタン濃度検出用受光手段は４．２±０．１μｍ、６．３±０．１μｍ、６．６±０．５μｍ、６．９±０．５μｍ、７．２±０．５μｍ、１０．５±０．５μｍの何れかの波長の光を受光することを特徴とする請求項１乃至７に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【請求項１１】
ガス化複合燃料の全ての成分燃料によって実質的に同等に吸収される波長の光を受光し受光した光の強度に対応する信号を出力する基準用受光手段を有し、演算手段は燃料の濃度が０であるときの前記基準用受光手段の出力に対する前記基準用受光手段の実際の出力の比に基づいて前記複数の受光手段より出力される信号に基づき演算される燃料の濃度を補正することを特徴とする請求項１乃至１０に記載のガス化複合燃料の燃料濃度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の炭化水素燃料よりなるガス化複合燃料に係り、更に詳細にはガス化複合燃料の燃料濃度検出装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特許第２７４８２４５号公報に記載されている如く、天然ガスの如き気体燃料とブタンの如き液体燃料との複合燃料が使用される場合には、液体状態の複合燃料がタンクより取り出されて使用されるにつれて、タンク中の液体の体積が漸次減少し気体状態の複合燃料の体積が漸次増大するため、タンク内の気体状態の複合燃料の体積増大に伴って液体燃料に溶解していた気体燃料が漸次気体に状態変化する。そのため液体状態の複合燃料の取り出しが進行するにつれて取り出される燃料の燃料性状（成分比率）が漸次変化する。
【０００３】
例えば図１２は、モル比で７０％のメタン（気体）と３０％のブタン（液体）とよりなる複合燃料を貯容する燃料タンクより液体状態の燃料を取り出して内燃機関を定常状態で運転したときの燃料タンク内圧力と燃料中のブタンのモル比（％）との関係を示している。図１２に示されている如く、液体燃料がタンクより取り出されて使用されるにつれて液体のブタンに溶解しているメタンの量が漸次減少していくため、燃料タンク内圧力が約６ＭＰａになるまではブタンの比率が漸次増加し、液体燃料が全て消費され燃料タンク内が気体のみになると燃料中のブタンのモル比が急激に低下することが解る。
【０００４】
かくして燃料性状が変化すると、それに伴って機関運転時の理論空燃比も変化するので、内燃機関を効率よく運転させると共に排気エミッションを低減するためには、燃料性状の変化に応じて機関運転時の空燃比を最適に変化させなければならず、従って複合燃料の成分燃料の濃度を逐次検出し、その検出結果に応じて内燃機関に対する燃料供給量を逐次制御する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに上記特許公報には複合燃料が液体状態にて取り出され使用される場合にも上述の如く燃料性状が変化すること及びその変化に合わせて内燃機関に対する燃料供給量を逐次制御すべく複合燃料の成分燃料の濃度を逐次検出する方法や装置については記載されておらず、従って上記特許公報に記載された方法及び装置には、この点で改善の余地がある。
【０００６】
また炭化水素燃料の濃度検出装置の一つとして、日本機械学会講演論文集Ｎｏ．０１５−１の第１３５頁及び第１３６頁には、赤外線吸収法を利用した濃度検出装置であって、単一波長の赤外光線を照射する一つの光源と、該光源より照射され炭化水素燃料を通過した光を受光し受光した赤外光線の強度に対応する信号を出力する一つの受光手段と、受光手段より出力される信号に基づき炭化水素燃料の濃度を演算する演算手段とを有する濃度検出装置が記載されている。
【０００７】
しかしこの濃度検出装置は実験室での計測を目的とする装置であり、この濃度検出装置によれば複数の炭化水素燃料よりなるガス化複合燃料について全体としての濃度を検出することはできるが、この濃度検出装置によっては各成分燃料の濃度を検出することができず、また自動車等の車輌の燃料としてガス化複合燃料が使用される場合に適用することができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、複数の炭化水素燃料よりなるガス化複合燃料が使用される場合に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、ガス化複合燃料の成分燃料の光吸収特性に応じた複数の特定の波長の光について光吸収現象を利用することにより、車輌に搭載可能な簡便な構成にてガス化複合燃料の各成分燃料の濃度を検出することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち複数の炭化水素燃料よりなるガス化複合燃料の燃料濃度検出装置に於いて、複数の波長の光を照射する光源と、前記光源より照射されガス化複合燃料を通過した光を受光しそれぞれ受光した特定波長の光の強度に対応する信号を出力する複数の受光手段と、前記複数の受光手段より出力される信号に基づき燃料の濃度を演算する演算手段とを有することを特徴とするガス化複合燃料の燃料濃度検出装置によって達成される。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記光源より照射されガス化複合燃料を通過した光を各受光手段に対し分光する分光手段を含んでいるよう構成される（請求項２の構成）。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、各受光手段は特定波長の光を通過させるフィルタと、前記フィルタを通過した光をその強度に対応する電圧の電気信号に変換する光−電気変換素子とを含んでいるよう構成される（請求項３の構成）。
【００１２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の構成に於いて、ガス化複合燃料は燃料通路を流れる燃料であり、前記燃料通路には上流側端部及び下流側端部に於いて分岐通路が連通接続されており、前記燃料濃度検出装置は前記分岐通路に設けられているよう構成される（請求項４の構成）。
【００１３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、前記燃料濃度検出装置より上流側の前記分岐通路にはガス化複合燃料を加熱して液相を気化させる加熱手段が設けられているよう構成される（請求項５の構成）。
【００１４】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至５の構成に於いて、前記光源より照射された光は照射用光透過窓を経て前記分岐通路に流れるガス化複合燃料中を通過すると共に、受光用光透過窓を経て前記受光手段により受光されるよう構成され、前記照射用光透過窓及び前記受光用光透過窓には光の通過を許し且つガス化複合燃料の流れが直接前記照射用光透過窓及び前記受光用光透過窓に当ることを抑制するカバーが設けられているよう構成される（請求項６の構成）。
【００１５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４乃至６の構成に於いて、前記光源及び前記受光手段は前記分岐通路の一方の側に配置され、前記分岐通路の他方の側には前記光源より照射されガス化複合燃料中を通過した光をガス化複合燃料を経て前記受光手段に対し反射する反射鏡が配置されているよう構成される（請求項７の構成）。
【００１６】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至７の構成に於いて、前記ガス化複合燃料はメタンとプロパンとブタンとよりなり、前記受光手段はメタン濃度検出用受光手段とプロパン濃度検出用受光手段とブタン濃度検出用受光手段とよりなり、前記メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、前記プロパン濃度検出用受光手段は８．６±０．１μｍ、９．５±０．２μｍ、１１．１±０．２μｍの何れかの波長の光を受光し、前記ブタン濃度検出用受光手段は４．２±０．１μｍ、６．３±０．１μｍ、１０．５±０．５μｍの何れかの波長の光を受光するよう構成される（請求項８の構成）。
【００１７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至７の構成に於いて、前記ガス化複合燃料はメタンとプロパンとよりなり、前記受光手段はメタン濃度検出用受光手段とプロパン濃度検出用受光手段とよりなり、前記メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、前記プロパン濃度検出用受光手段は６．６±０．１μｍ、６．９±０．５μｍ、７．２±０．５μｍ、８．６±０．１μｍ、９．５±０．２μｍ、１１．１±０．２μｍの何れかの波長の光を受光するよう構成される（請求項９の構成）。
【００１８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至７の構成に於いて、前記ガス化複合燃料はメタンとブタンとよりなり、前記受光手段はメタン濃度検出用受光手段とブタン濃度検出用受光手段とよりなり、前記メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、前記ブタン濃度検出用受光手段は４．２±０．１μｍ、６．３±０．１μｍ、６．６±０．５μｍ、６．９±０．５μｍ、７．２±０．５μｍ、１０．５±０．５μｍの何れかの波長の光を受光するよう構成される（請求項１０の構成）。
【００１９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１０の構成に於いて、ガス化複合燃料の全ての成分燃料によって実質的に同等に吸収される波長の光を受光し受光した光の強度に対応する信号を出力する基準用受光手段を有し、演算手段は燃料の濃度が０であるときの前記基準用受光手段の出力に対する前記基準用受光手段の実際の出力の比に基づいて前記複数の受光手段より出力される信号に基づき演算される燃料の濃度を補正するよう構成される（請求項１１の構成）。
【００２０】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１の構成によれば、複数の波長の光を照射する光源と、光源より照射されガス化複合燃料を通過した光を受光しそれぞれ受光した特定波長の光の強度に対応する信号を出力する複数の受光手段と、複数の受光手段より出力される信号に基づき燃料の濃度を演算する演算手段とを有するので、一つの光源により複数の波長の光を同一の強度にてガス化複合燃料中に通過させることができ、従って各燃料成分に対応する複数の光源が使用される場合に比して、燃料濃度検出装置の構造を簡素化することができ、またガス化複合燃料を構成する成分燃料の濃度を精度よく検出することができる。
【００２１】
また上記請求項２の構成によれば、光源より照射されガス化複合燃料を通過した光を各受光手段に対し分光する分光手段を含んでいるので、光がガス化複合燃料を通過する前に分光される構造の場合に比して、光がガス化複合燃料を通過する際に於ける複数の波長の光の強度を確実に同一の強度にすることができ、これにより各成分燃料の濃度を高精度に検出することができる。
【００２２】
また上記請求項３の構成によれば、各受光手段は特定波長の光を通過させるフィルタと、フィルタを通過した光をその強度に対応する電気信号に変換する光−電気変換素子とを含んでいるので、各受光手段はガス化複合燃料を構成する成分燃料の光吸収特性に正確に対応する波長の光を受光することができ、これにより各成分燃料の濃度を高精度に検出することができる。
【００２３】
また上記請求項４の構成によれば、ガス化複合燃料は燃料通路を流れる燃料であり、燃料通路には上流側端部及び下流側端部に於いて分岐通路が連通接続されており、燃料濃度検出装置は分岐通路に設けられているので、各成分燃料の濃度を高精度に検出するに適した流量のガス化複合燃料中に光を通過させることができ、また燃料濃度検出装置の構成部品に燃料が付着する虞れ及びこれに起因して濃度検出精度が低下する虞れを低減することができる。
【００２４】
また上記請求項５の構成によれば、燃料濃度検出装置より上流側の分岐通路にはガス化複合燃料を加熱して液相を気化させる加熱手段が設けられているので、燃料濃度検出装置の構成部品に燃料の液相成分が付着する虞れ及びこれに起因して濃度検出精度が低下する虞れを効果的に低減することができる。
【００２５】
また上記請求項６の構成によれば、光源より照射された光は照射用光透過窓を経て分岐通路に流れるガス化複合燃料中を通過すると共に、受光用光透過窓を経て受光手段により受光されるよう構成され、照射用光透過窓及び受光用光透過窓には光の通過を許し且つガス化複合燃料の流れが直接照射用光透過窓及び受光用光透過窓に当ることを抑制するカバーが設けられているので、ガス化複合燃料の流れが直接照射用光透過窓及び受光用光透過窓に当り燃料がそれらの光透過窓に付着する虞れ及びこれに起因して濃度検出精度が低下する虞れを効果的に低減することができる。
【００２６】
また上記請求項７の構成によれば、光源及び受光手段は分岐通路の一方の側に配置され、分岐通路の他方の側には光源より照射されガス化複合燃料中を通過した光をガス化複合燃料を経て受光手段に対し反射する反射鏡が配置されているので、分岐通路の断面積を大きくすることなく濃度検出に必要な光路長を確保することができ、また一般に電力や制御を必要とする光源及び受光手段を分岐通路の一方の側に集中して配置することができる。
【００２７】
また上記請求項８の構成によれば、ガス化複合燃料はメタンとプロパンとブタンとよりなり、受光手段はメタン濃度検出用受光手段とプロパン濃度検出用受光手段とブタン濃度検出用受光手段とよりなり、メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、プロパン濃度検出用受光手段は８．６±０．１μｍ、９．５±０．２μｍ、１１．１±０．２μｍの何れかの波長の光を受光し、ブタン濃度検出用受光手段は４．２±０．１μｍ、６．３±０．１μｍ、１０．５±０．５μｍの何れかの波長の光を受光するので、ガス化複合燃料を構成するメタン、プロパン、ブタンの濃度を高精度に検出することができる。
【００２８】
また上記請求項９の構成によれば、ガス化複合燃料はメタンとプロパンとよりなり、受光手段はメタン濃度検出用受光手段とプロパン濃度検出用受光手段とよりなり、メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、プロパン濃度検出用受光手段は６．６±０．１μｍ、６．９±０．５μｍ、７．２±０．５μｍ、８．６±０．１μｍ、９．５±０．２μｍ、１１．１±０．２μｍの何れかの波長の光を受光するので、ガス化複合燃料を構成するメタン及びプロパンの濃度を高精度に検出することができる。
【００２９】
また上記請求項１０の構成によれば、ガス化複合燃料はメタンとブタンとよりなり、受光手段はメタン濃度検出用受光手段とブタン濃度検出用受光手段とよりなり、メタン濃度検出用受光手段は８．１±０．１μｍの波長の光を受光し、ブタン濃度検出用受光手段は４．２±０．１μｍ、６．３±０．１μｍ、６．６±０．５μｍ、６．９±０．５μｍ、７．２±０．５μｍ、１０．５±０．５μｍの何れかの波長の光を受光するので、ガス化複合燃料を構成するメタン及びブタンの濃度を高精度に検出することができる。
【００３０】
また上記請求項１１の構成によれば、ガス化複合燃料の全ての成分燃料によって実質的に同等に吸収される波長の光を受光し受光した光の強度に対応する信号を出力する基準用受光手段が設けられ、燃料の濃度が０であるときの基準用受光手段の出力に対する基準用受光手段の実際の出力の比に基づいて複数の受光手段より出力される信号に基づき演算される燃料の濃度が補正されるので、燃料濃度検出装置の構成部品に燃料が付着し複数の受光手段に到達する光の強度が標準状態よりも低下しても、各燃料成分の濃度を高精度に検出することができ、また燃料濃度検出装置のメンテナンスの頻度及びそのコストを低減することができる。
【００３１】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、燃料濃度検出装置はガス化複合燃料燃料を構成する成分燃料の数と同数の受光手段を有するよう構成される（好ましい態様１）。
【００３２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、演算手段は各成分燃料の濃度が０であるときの各受光手段の出力に対する各受光手段の実際の出力の比に基づき各成分燃料の濃度を演算するよう構成される（好ましい態様２）。
【００３３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４の構成に於いて、分岐通路は燃料通路の上方に延在するよう構成される（好ましい態様３）。
【００３４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４の構成に於いて、燃料濃度検出装置は分岐通路の一部を郭定する導管を含むよう構成される（好ましい態様４）。
【００３５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５の構成に於いて、加熱手段はガス化複合燃料を実質的に一定の温度に加熱するよう構成される（好ましい態様５）。
【００３６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項６の構成に於いて、照射用光透過窓若しくは受光用光透過窓は交換可能な光透過性のカバープレートにて覆われるよう構成される（好ましい態様６）。
【００３７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１１の構成に於いて、基準用受光手段はガス化複合燃料の何れの成分燃料によっても実質的に吸収されない波長の光を受光するよう構成される（好ましい態様７）。
【００３８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１１の構成に於いて、ガス化複合燃料はメタンとプロパンとブタンとよりなり、基準用受光手段は２．８±０．１μｍ、５．１±０．３μｍの何れかの波長の光を受光するよう構成される（好ましい態様８）。
【００３９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１１の構成に於いて、ガス化複合燃料はメタンとプロパンとよりなり、基準用受光手段は２．８±０．１μｍ、５．１±０．３μｍ、９．１±０．１μｍ、１０．２±０．２μｍの何れかの波長の光を受光するよう構成される（好ましい態様９）。
【００４０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１１の構成に於いて、ガス化複合燃料はメタンとブタンとよりなり、基準用受光手段は２．８±０．１μｍ、５．１±０．３μｍ、９．３±０．３μｍ、１１．５±０．４μｍの何れかの波長の光を受光するよう構成される（好ましい態様１０）。
【００４１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１１の構成に於いて、演算手段は燃料の濃度が０であるときの基準用受光手段の出力に対する基準用受光手段の実際の出力の比に基づいて補正係数を演算し、各成分燃料の濃度が０であるときの各受光手段の出力に対する各受光手段の実際の出力の比を演算し、各成分燃料についての出力の比を補正係数にて補正し、補正後の出力の比に基づき各成分燃料の濃度を演算するよう構成される（好ましい態様１１）。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施の形態（以下単に実施形態という）について詳細に説明する。
【００４３】
第一の実施形態
図１は本発明による燃料濃度検出装置の第一の実施形態が組み込まれた内燃機関用気液混合燃料供給制御装置を示す概略構成図、図２は図１に示された熱交換器を示す拡大断面図、図３は図１に示された第一の実施形態の燃料濃度検出装置を示す概略構成図、図４は図３に示された第一の実施形態の燃料濃度検出装置を示す拡大断面図である。
【００４４】
図１に於いて、１０は燃料導入弁１０Ａを備えた燃料タンクを示しており、燃料タンク１０にはメタンとプロパンとブタンとよりなる液体状態の複合燃料１２が例えば約１５ＭＰａの高圧にて貯容されている。燃料タンク１０内には液体状態の複合燃料１２を取り出す液体燃料取り出し導管１４が延在しており、液体燃料取り出し導管１４の一端（先端）は燃料タンク１０内の下方部に位置し、他端は電磁開閉弁である燃料供給弁１６を経てレギュレータ１８に接続されている。
図示の実施形態に於いてはレギュレータ１８は燃料供給弁１６と共に燃料タンク１０に一体的に固定されている。
【００４５】
図示の実施形態に於いては、燃料タンク１０内には液体燃料取り出し導管１４に加えて気体状態の複合燃料１２Ｂを取り出す気体燃料取り出し導管７０が延在しており、気体燃料取り出し導管７０の一端（先端）は燃料タンク１０内の上方部に位置し、他端は電磁開閉弁である燃料供給弁７２を経てレギュレータ７４に接続されている。図示の如くレギュレータ７４も燃料供給弁７２と共に燃料タンク１０に一体的に固定されている。
【００４６】
レギュレータ１８は燃料タンク１０より取り出された液体燃料１２を所定の圧力に減圧して燃料供給導管２０の一端へ供給し、燃料供給導管２０の他端は液体状態の複合燃料を気体状態に状態変化させる熱交換器２２に接続されている。熱交換器２２には気体状態の複合燃料を供給する燃料供給導管２４の一端が接続されており、燃料供給導管２４の他端は燃料デリバリ装置２６に接続されており、燃料デリバリ装置２６は燃料噴射装置２８に接続されている。同様に、レギュレータ７４は燃料タンク１０より取り出された気体燃料１２Ｂを所定の圧力に減圧して燃料供給導管７６の一端へ供給し、燃料供給導管７６の他端は熱交換器２２に接続されている。尚気体燃料の燃料圧力を調整し得るよう、熱交換器２２の下流側にもレギュレータが設けられてもよい。
【００４７】
周知の如く、燃料噴射装置２８は内燃機関３０の各気筒の吸気管３２に設けられており、気体状態の複合燃料を吸気管３２内に噴射供給するようになっている。図示の実施形態に於ける内燃機関３０は水冷式の内燃機関であり、その燃焼室３４にて燃料が燃焼することにより発生した排気ガスは排気管３６及び図には示されていないマフラーを経て大気中へ放出され、排気管３６の途中には排気ガス浄化触媒３８が設けられている。
【００４８】
図２に示されている如く、熱交換器２２は燃料供給導管２０、２４、７６が接続されたハウジング４０を有し、ハウジング４０の内部空間４０Ａは燃料供給導管２０、２４、７６を相互に連通接続している。特に図示の実施形態に於いては、液体状態の複合燃料１２を供給する燃料供給導管２０はハウジング４０の下端に接続され、内部空間４０Ａに於いて気体状態に変化された複合燃料１２Ａを供給する燃料供給導管２４はハウジング４０の上端に接続されている。従って熱交換器２２より気体状態の複合燃料１２Ａを排出する出口は熱交換器２２へ液体状態の複合燃料１２を導入する入口よりも高い位置に位置している。また燃料供給導管７６は熱交換器２２の上方部分に接続され、気体状態の複合燃料を供給する燃料供給導管２４と常時連通するようになっている。
【００４９】
ハウジング４０の内部空間４０Ａには冷却水導管４２が延在しており、内部空間４０Ａ内の冷却水導管４２には複数個のフィン４４が設けられている。冷却水導管４２には内燃機関３０の冷却水循環系４６より昇温した冷却水４６Ａが循環供給され、これにより熱交換器２２は冷却水導管４２内を流れる高温の冷却水と内部空間４０Ａ内の複合燃料との間に於いて熱交換を行い、冷却水の熱を利用して液体状態の複合燃料を気体状態に状態変化させるようになっている。
【００５０】
尚図には示されていないが、液体状態の複合燃料が確実に気体状態に状態変化されると共に、液体状態の複合燃料が燃料噴射装置２８へ供給されることがないよう、液体状態の複合燃料の液面１２Ｄが所定量以上高くなると燃料供給導管２０と内部空間４０Ａとの連通を遮断する例えばフロート式の開閉弁が熱交換器２２に設けられていてもよい。
【００５１】
図１に示されている如く、燃料供給導管２４には赤外線吸収法を利用して該導管内を流れる気体状態の複合燃料について成分燃料の濃度を検出する燃料濃度検出装置４８が設けられており、燃料濃度検出装置４８により検出された燃料濃度を示す信号は電子制御装置５０へ入力される。尚図には詳細に示されていないが、電子制御装置５０は例えばＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のマイクロコンピュータを含んでいる。
【００５２】
燃料デリバリ装置２６には燃料温度センサ５２及び燃料圧力センサ５４が設けられており、これらのセンサにより検出された燃料温度Ｔｆ及び燃料圧力Ｐｆを示す信号は電子制御装置５０へ入力される。また排気ガスの流れで見て排気ガス浄化触媒３８より上流側の排気管３６には空燃比検出センサ５６が設けられ、排気ガス浄化触媒３８より下流側の排気管３６にはＯ２センサ５８が設けられており、これらのセンサにより検出された実空燃比Ｒａ及び酸素濃度Ｄｏを示す信号も電子制御装置５０へ入力される。
【００５３】
電子制御装置５０には冷却水循環系４６に設けられた冷却水温センサ６０より冷却水温Ｔｃを示す信号が入力され、またスロットル開度センサ６２、エンジン回転数センサ６４、エアフローメータ６６、クランク角センサ６８よりそれぞれスロットル開度θ、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｆａ、クランク角φを示す信号が入力される。
【００５４】
図３に示されている如く、燃料通路としての燃料供給導管２４には分岐通路としての分岐導管８０の上流側端部及び下流側端部が接続されており、燃料濃度検出装置４８は分岐導管８０に設けられている。図示の実施形態に於いては、分岐導管８０は燃料供給導管２４の上方に延在している。図３及び図４に示されている如く、燃料濃度検出装置４８は両端にて分岐導管８０に接続され分岐通路の一部を郭定する導管８２を含んでいる。
【００５５】
図４に詳細に示されている如く、燃料濃度検出装置４８は複数の波長の光８６を照射する光源としての一つの発光部材８８と、三つの受光素子としてのフォトダイオード９０〜９４と、発光部材８８より照射され導管８２内を流れるガス化複合燃料を通過した光を反射する反射鏡９６と、反射鏡９６により反射されガス化複合燃料を通過した光を三つのフォトダイオード９０〜９４へ向けて分光する分光器９８とを有している。
【００５６】
発光部材８８及びフォトダイオード９０〜９４は導管８２より上方へ隔置された基板１００に固定されており、基板１００及び導管８２に固定された基板１０２と共にハウジング１０４内に収容されている。反射鏡９６は導管８２の流路中心に対し発光部材８８及びフォトダイオード９０〜９４とは反対の側にて導管８２に固定されている。
【００５７】
図示の実施形態に於いては、発光部材８８は赤外線放射型の発光体を含み、発光部材８８により照射された光８６はガラス板１０６を通過して導管８２内へ進入し、反射鏡９６に入射する。反射鏡９６により反射された光はガラス板１０８を通過した後分光器９８へ進入し、分光器９８により分光された光はそれぞれ光学フィルタ１１０〜１１４を通過した後それぞれ対応するフォトダイオード９０〜９４に入射する。
【００５８】
かくしてガラス板１０６は導管８２に設けられた孔と共働して照射用光透過窓を郭定し、ガラス板１０８は導管８２に設けられた孔と共働して受光用光透過窓を郭定している。ガラス板１０６及び１０８は合成サファイア、シリコン、ジンク・セレンの如き赤外線の透過性に優れた材料にて形成され、それぞれ基板１０２に固定され、ガラス板１０６及び１０８と導管８２との間はＯリングシール１１０Ａによりシールされている。
【００５９】
フォトダイオード９０〜９４は互いに同一の特性を有し、入射した光の強度に対応する電圧の電気信号を出力する。反射鏡９６低熱膨張率の金属板又はセラミック板にクロム、金、白金等がめっきされ又は鏡面研摩され、光の反射率が高くされたものである。分光器９８は例えば三つの凸レンズが組み合わされたものであり、ガラス板１０８に固定されている。光学フィルタ１１０〜１１４はガラス板の表面に光の高屈折率層と低屈折率層とが波長の１／４の厚さにて真空蒸着された所謂干渉フィルタであり、フォトダイオード９０〜９４と共に基板１００に固定されている。尚蒸着される物質は光学フィルタ１１０〜１１４が透過すべき光の波長に応じて選定される。
【００６０】
例えば図６はメタン、プロパン、ブタン、水蒸気について赤外線の波長と赤外線吸収率との関係を示している。図６より解る如く、各成分に固有の赤外線吸収率が高い波長、即ち濃度が検出されるべき成分燃料の赤外線吸収率は高いが他の成分燃料の赤外線吸収率は低い波長を採用することにより、他の成分燃料の影響を抑えつつ各成分燃料の濃度を検出することができることが解る。図示の実施形態に於いては、メタン濃度検出用の光学フィルタ１１０の透過波長は８．１±０．１μｍに設定され、プロパンの濃度検出用光学フィルタ１１２の透過波長は８．６±０．１μｍ、９．５±０．２μｍ、１１．１±０．２μｍの何れかに設定され、ブタンの濃度検出用光学フィルタ１１４の透過波長は４．２±０．１μｍ、６．３±０．１μｍ、１０．５±０．５μｍの何れかに設定される。
【００６１】
基板１０２の下面にはガラス板１０６及び１０８に対応してそれぞれカバー１１６及び１１８が固定されている。カバー１１６及び１１８は導管８２内を流れるガス化複合燃料が直接ガラス板１０６及び１０８に当ることがないようガラス板１０６及び１０８を覆うと共に光８６の通過を許す孔を有している。同様に、導管８２の内面にはカバー１２０が固定されている。カバー１２０は導管８２内を流れるガス化複合燃料が直接反射鏡９６に当ることがないよう反射鏡９６を覆うと共に光８６の通過を許す孔を有している。カバー１１８及び１２０の上流側にて導管８２の内面には導管８２内を流れるガス化複合燃料を例えば３０℃の一定の温度に加熱するＰＴＣヒータ１２２が固定されている。
【００６２】
発光部材８８に対する電力の供給及び制御は基板１００の上面に固定された電気回路１２４により行われ、フォトダイオード９０〜９４に対する電力の供給及び制御は基板１００の上面に固定された電気回路１２６により行われ、ＰＴＣヒータ１２２に対する電力の供給及び制御は基板１０２の上面に固定された電気回路１２８により行われる。電気回路１２６はフォトダイオード９０〜９４よりの出力に基づきガス化複合燃料の成分燃料であるメタン、プロパン、ブタンの濃度Ｃｍ、Ｃｐ、Ｃｂを演算し、それらの濃度を示す信号を電子制御装置５０へ出力する。
【００６３】
例えば燃料濃度が０［ｍｏｌ／ｍ３］であるときのフォトダイオード９０〜９４の出力電圧Ｉｏに対する燃料濃度がＣ［ｍｏｌ／ｍ３］であるときのフォトダイオード９０〜９４の出力電圧Ｉｔの比Ｉｔ／Ｉｏは、発光部材８８や光学フィルタ１１０〜１１４等により決まる装置定数をＡとし、光の波長、燃料の温度及び圧力により決まるモル吸収係数をεとし、光路長をＬとすると、下記の式１により表わされる。
【００６４】
Ｉｔ／Ｉｏ＝Ａ・ｅｘｐ（−ε・Ｃ・Ｌ）　……（１）
図５はメタンについて出力電圧の比Ｉｔ／Ｉｏとメタンの濃度Ｃｍ及び理論空燃比Ａ／Ｆとの関係を示している。電気回路１２６はメタン、プロパン、ブタンについて図５及びこれと同様の関係であるマップを記憶しており、出力電圧の比Ｉｔ／Ｉｏを演算すると共に、各マップよりメタン、プロパン、ブタンの濃度Ｃｍ、Ｃｐ、Ｃｂを演算する。
【００６５】
電子制御装置５０は、図には示されていないイグニッションスイッチが閉成されると、冷却水温センサ６０により検出された冷却水温Ｔｃが基準値Ｔｃｏ（定数）以下であるか否かを判定し、冷却水温Ｔｃが基準値Ｔｃｏを越えているときには燃料供給弁１６を開弁し燃料供給弁７２を閉弁状態に維持することにより、燃料タンク１０より液体状態の混合燃料１２を熱交換器２２へ供給する。
【００６６】
これに対し冷却水温Ｔｃが基準値Ｔｃｏ以上であり、熱交換器２２により液体状態の混合燃料を良好に気体状態に状態変化させることが困難な状況に於いては、電子制御装置５０は燃料供給弁１６を閉弁状態に維持し燃料供給弁７２を開弁させることにより、燃料タンク１０より気体状態の混合燃料１２Ｂを熱交換器２２へ供給する。
【００６７】
尚低温時であっても内燃機関３０が数分運転されると冷却水温Ｔｃが上昇し基準値Ｔｃｏを越えるので、その段階に於いて燃料供給弁１６が開弁され燃料供給弁７２が閉弁されることにより、燃料タンク１０より液体状態の混合燃料１２が熱交換器２２へ供給されるようになり、熱交換器２２により気体状態に状態変化された燃料が内燃機関３０へ供給される。
【００６８】
また電子制御装置５０は、燃料濃度検出装置４８により検出された成分燃料のの濃度Ｃｍ、Ｃｐ、Ｃｂに基づき複合燃料のＨ／Ｃ比を演算し、Ｈ／Ｃ比に基づき目標空燃比として理論空燃比Ｒｔを演算し、理論空燃比Ｒｔに基づき燃料噴射期間補正係数Ｋａを演算し、例えばメタンが１００％であるときの基本燃料噴射期間Ｔｂ及び燃料噴射期間補正係数Ｋａに基づき第一の目標燃料噴射期間Ｔ１を演算する。
【００６９】
また電子制御装置５０は、空燃比検出センサ５６により検出された実空燃比Ｒａ及びＯ２センサ５８により検出された酸素濃度Ｄｏに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて補正後の実空燃比Ｒａａを演算し、補正後の実空燃比Ｒａａと理論空燃比Ｒｔとの偏差に基づき該偏差を低減するための第二の目標燃料噴射期間Ｔ２を演算し、目標燃料噴射期間Ｔ１及びＴ２に基づき最終目標燃料噴射期間Ｔｔを演算し、クランク角センサ６８により検出されたクランク角φに基づく所定の噴射タイミング及び最終目標燃料噴射期間Ｔｔに基づき各燃料噴射装置２８による燃料噴射量を制御する。
【００７０】
尚燃料濃度検出装置４８により検出された成分燃料の濃度Ｃｍ、Ｃｐ、Ｃｂに基づいて電子制御装置５０により行われる内燃機関３０に対する燃料供給制御は本発明の要旨をなすものではなく、当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。
【００７１】
次に図７に示されたフローチャートを参照して第一の実施形態に於いて電気回路１２６により実行される成分燃料の濃度演算ルーチンについて説明する。尚図７に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【００７２】
まずステップ１００に於いてはメタン濃度検出用フォトダイオード９０の出力電圧Ｉｔｍの読み込みが行われ、ステップ１５０に於いては出力電圧Ｉｔｍに基づき出力電圧の比Ｉｔｍ／Ｉｏが演算され、ステップ２００に於いては出力電圧の比Ｉｔｍ／Ｉｏに基づき図５に対応するメタン濃度演算用マップよりメタンの濃度Ｃｍが演算され、濃度Ｃｍを示す信号が電子制御装置５０へ出力される。
【００７３】
ステップ２５０に於いてはプロパン濃度検出用フォトダイオード９２の出力電圧Ｉｔｐ読み込みが行われ、ステップ３００に於いては出力電圧Ｉｔｐに基づき出力電圧の比Ｉｔｐ／Ｉｏが演算され、ステップ３５０に於いては出力電圧の比Ｉｔｐ／Ｉｏに基づき図５に対応するプロパン濃度演算用マップよりプロパンの濃度Ｃｐが演算され、濃度Ｃｐを示す信号が電子制御装置５０へ出力される。
【００７４】
ステップ４００に於いてはブタン濃度検出用フォトダイオード９４の出力電圧Ｉｔｂ読み込みが行われ、ステップ４５０に於いては出力電圧Ｉｔｂに基づき出力電圧の比Ｉｔｂ／Ｉｏが演算され、ステップ５００に於いては出力電圧の比Ｉｔｂ／Ｉｏに基づき図５に対応するブタン濃度演算用マップよりブタンの濃度Ｃｂが演算され、濃度Ｃｂを示す信号が電子制御装置５０へ出力される。
【００７５】
かくして図示の第一の実施形態によれば、光学フィルタ１１０〜１１４の透過波長が各燃料成分に固有の赤外線吸収率が高い波長に設定され、ステップ１００、２５０、４００に於いてそれぞれ各燃料成分に対応するフォトダイオード９０〜９４の出力電圧Ｉｔｍ、Ｉｔｐ、Ｉｔｂが読み込まれ、ステップ１５０、３００、４５０に於いてそれぞれ出力電圧の比Ｉｔｍ／Ｉｏ、Ｉｔｐ／Ｉｏ、Ｉｔｂ／Ｉｏが演算され、ステップ２００、３５０、５００に於いてそれぞれ上記出力電圧の比に基づきメタンの濃度Ｃｍ、プロパンの濃度Ｃｐ、ブタンの濃度Ｃｂが演算されるので、メタン、プロパン、ブタンの濃度を高精度に検出することができる。
【００７６】
特に図示の実施形態によれば、ガス化複合燃料を構成する燃料成分であるメタン、プロパン、ブタンの濃度が個別に演算されるので、例えば後述の第二の実施形態の場合の如く、燃料成分の濃度の比が演算される場合に比して、内燃機関に対する複合燃料供給量の制御を容易に且つ正確に行うことができる。
【００７７】
第二の実施形態
この実施形態に於いては、電気回路１２６は上述の第一の実施形態の場合と同様、各出力電圧の比に基づきメタン、プロパン、ブタンの濃度Ｃｍ、Ｃｐ、Ｃｂを演算し、メタンの濃度に対するプロパンの濃度の比Ｃｐ／Ｃｍ及びメタンの濃度に対するブタンの濃度の比Ｃｐ／Ｃｂを演算し、これらの比を示す信号を電子制御装置５０へ出力し、電子制御装置５０は濃度の比Ｃｐ／Ｃｍ及びＣｐ／Ｃｂに基づき燃料噴射装置２８の燃料噴射期間を制御する。
【００７８】
図８はこの実施形態に於いて電気回路１２６により達成される濃度比演算制御ルーチンを示しており、ステップ２００、３５０、５００に於いてそれぞれメタンの濃度Ｃｍ、プロパンの濃度Ｃｐ、ブタンの濃度Ｃｂを示す信号が電子制御装置５０へ出力されない点を除き、ステップ１００〜５００は上述の第一の実施形態の場合と同様に実行される。
【００７９】
ステップ５００の次に実行されるステップ５５０に於いては、メタンの濃度に対するプロパンの濃度の比Ｃｐ／Ｃｍ及びメタンの濃度に対するブタンの濃度の比Ｃｐ／Ｃｂが演算されると共に、これらの比を示す信号が電子制御装置５０へ出力される。
【００８０】
かくして図示の第二の実施形態によれば、メタンの濃度に対するプロパンの濃度の比Ｃｐ／Ｃｍ及びメタンの濃度に対するブタンの濃度の比Ｃｐ／Ｃｂが演算されるので、例えば反射鏡９６やガラス板１０６及び１０８の表面に燃料成分が付着することに起因して導管８２内を流れるガス化複合燃料を通過しフォトダイオード９０〜９４に到達する光の強度が低下しても、ガス化複合燃料の成分燃料の濃度比を正確に検出することができる。
【００８１】
第三の実施形態
この実施形態に於いては、図９に示されている如くフォトダイオード９０〜９４に加えて基準用のフォトダイオード１３０が設けられており、分光器９８′は反射鏡９６により反射されガス化複合燃料を通過した光を四つのフォトダイオード９０〜９４、１３０へ向けて分光するようになっている。またフォトダイオード１３０に対応する位置には光学フィルタ１１０〜１１４と同様の光学フィルタ１３２が設けられており、基準用光学フィルタ１３２の透過波長はメタン、プロパン、ブタンの何れによっても赤外線が殆ど吸収されない波長である２．８±０．１μｍ、５．１±０．３μｍの何れかに設定されている。
【００８２】
図１１はこの実施形態に於いて電気回路１２６により達成される濃度比演算制御ルーチンを示しており、ステップ１０に於いては基準用のフォトダイオード１３０の出力電圧Ｉｔｏの読み込みが行われ、ステップ２０に於いては出力電圧Ｉｔｏに基づき基準用出力電圧の比Ｉｔｏ／Ｉｏが演算され、ステップ３０に於いては基準用出力電圧の比Ｉｔｏ／Ｉｏに基づきこの比が１よりも小さいほど大きくなるよう図１０に示されたマップより補正係数Ｋａが演算される。
【００８３】
またこの実施形態に於いては、ステップ１６０に於いて出力電圧Ｉｔｍ及び補正係数Ｋａに基づき出力電圧の比Ｉｔｍ′／ＩｏがＫａ・Ｉｔｍ／Ｉｏとして演算され、ステップ２１０に於いて出力電圧の比Ｉｔｍ′／Ｉｏに基づき図５に対応するメタン濃度演算用マップよりメタンの濃度Ｃｍが演算され、濃度Ｃｍを示す信号が電子制御装置５０へ出力される。
【００８４】
同様に、ステップ３１０に於いて出力電圧Ｉｔｐ及び補正係数Ｋａに基づき出力電圧の比Ｉｔｐ′／ＩｏがＫａ・Ｉｔｐ／Ｉｏとして演算され、ステップ３６０に於いて出力電圧の比Ｉｔｐ′／Ｉｏに基づき図５に対応するプロパン濃度演算用マップよりプロパンの濃度Ｃｐが演算され、濃度Ｃｐを示す信号が電子制御装置５０へ出力され、ステップ４６０に於いて出力電圧Ｉｔｂ及び補正係数Ｋａに基づき出力電圧の比Ｉｔｂ′／ＩｏがＫａ・Ｉｔｂ／Ｉｏとして演算され、ステップ５１０に於いて出力電圧の比Ｉｔｂ′／Ｉｏに基づき図５に対応するブタン濃度演算用マップよりブタンの濃度Ｃｂが演算され、濃度Ｃｂを示す信号が電子制御装置５０へ出力される。
【００８５】
かくして図示の第三の実施形態によれば、ステップ２０に於いてメタン、プロパン、ブタンの何れによっても赤外線が殆ど吸収されない波長について基準用出力電圧の比Ｉｔｏ／Ｉｏが演算され、ステップ３０に於いて基準用出力電圧の比Ｉｔｏ／Ｉｏに基づきこの比が１よりも小さいほど大きくなるよう補正係数Ｋａが演算され、ステップ１６０、３１０、４６０に於いてそれぞれ補正係数Ｋａにて補正された出力電圧の比Ｉｔｍ′／Ｉｏ、Ｉｔｐ′／Ｉｏ、Ｉｔｂ′／Ｉｏが演算され、ステップ２１０、３６０、５１０に於いてそれぞれ上記出力電圧の比に基づきメタンの濃度Ｃｍ、プロパンの濃度Ｃｐ、ブタンの濃度Ｃｂが演算される。
【００８６】
この場合基準用出力電圧の比Ｉｔｏ／Ｉｏは、例えば反射鏡９６やガラス板１０６及び１０８の表面に燃料成分が付着していない状況に於いては実質的に１であるが、反射鏡９６やガラス板１０６及び１０８の表面に燃料成分が付着しこれに起因して導管８２内を流れるガス化複合燃料を通過しフォトダイオード９０〜９４に到達する光の強度が低下する状況に於いては１よりも小さくなり、光の強度の低下度合が高いほど小さくなる。
【００８７】
図示の第三の実施形態によれば、基準用出力電圧の比Ｉｔｏ／Ｉｏが小さいほど大きくなるよう補正係数Ｋａが演算され、補正係数Ｋａにて補正された出力電圧の比Ｉｔｍ′／Ｉｏ、Ｉｔｐ′／Ｉｏ、Ｉｔｂ′／Ｉｏに基づき各成分燃料の濃度が演算されるので、例えば反射鏡９６やガラス板１０６及び１０８の表面に燃料成分が付着することに起因して導管８２内を流れるガス化複合燃料を通過しフォトダイオード９０〜９４に到達する光の強度が低下する状況に於いても、メタン、プロパン、ブタンの濃度を高精度に検出することができ、また燃料濃度検出装置４８のメンテナンスの頻度及びコストを大幅に低減することができる。
【００８８】
特に図示の各実施形態によれば、光源としての発光部材８８は一つであるので、光源が複数使用される場合に比して燃料濃度検出装置４８の構造を簡略化しそのコストを低減することができ、また発光部材８８の出力の調整を容易に行うことができる。また発光部材８８より照射された光８６は導管８２内を流れるガス化複合燃料を通過した後分光器９８によりフォトダイオード９０〜９４へ向けて分光されるので、各燃料成分について光路長を確実に同一に設定することができ、分光器９８が使用されない構造の場合に比して燃料成分の濃度を正確に検出することができる。
【００８９】
また上述の各実施形態によれば、燃料供給導管２４には分岐通路としての分岐導管８０の上流側端部及び下流側端部が接続され、燃料濃度検出装置４８は分岐導管８０に設けられているので、燃料供給導管２４に流れるガス化複合燃料の流量に拘わらず分岐導管８０に流れるガス化複合燃料の流量を少なくすることができ、また燃料濃度検出装置４８は分岐導管８０の一部を郭定する導管８２を含んでおり、分岐導管８０に導管８２を接続することにより燃料濃度検出装置４８を分岐導管８０に取り付けることができるので、燃料濃度検出装置４８の取付を容易に且つ能率よく行うことができる。
【００９０】
また上述の各実施形態によれば、導管８２内を流れるガス化複合燃料が直接ガラス板１０６及び１０８に当ることがないようガラス板１０６及び１０８を覆うカバー１１６及び１１８が設けられると共に、導管８２内を流れるガス化複合燃料が直接反射鏡９６に当ることがないよう反射鏡９６を覆うカバー１２０が設けられているので、反射鏡９６やガラス板１０６及び１０８の表面に燃料が付着する虞れを低減し、燃料の付着に起因して濃度検出精度が低下する虞れを効果的に低減することができる。
【００９１】
また上述の各実施形態によれば、カバー１１８及び１２０の上流側にて導管８２の内面には導管８２内を流れるガス化複合燃料を例えば３０℃の一定の温度に加熱するＰＴＣヒータ１２２が設けられているので、外気温等の影響によりガス化複合燃料の温度が変動することに起因して濃度検出精度が低下する虞れを効果的に低減することができる。
【００９２】
また上述の各実施形態によれば、発光部材８８により照射された光８６は導管８２内を通過して反射鏡９６により反射され、反射された光は導管８２内を通過して分光器９８へ進入して分光され、分光された光は光学フィルタ１１０〜１１４を経てそれぞれ対応するフォトダイオード９０〜９４に入射するので、反射鏡が使用されない場合に比して導管８２の流路断面積を小さくすることができ、また発光部材８８、フォトダイオード９０〜９４、及びそれらを制御する電気回路１２４、１２６を導管８２に対し同一の側に配置することができ、これにより燃料濃度検出装置４８をコンパクトにすることができると共にそのメンテナンスを容易に行い得るようにすることができる。
【００９３】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００９４】
例えば上述の各実施形態に於いては、複合燃料１２はメタンとプロパンとブタンとよりなっているが、複合燃料はこれら以外の燃料の組合せであってもよい。
特に上述の第一又は第二の実施形態に於いて、複合燃料がメタンとプロパンとよりなる場合には、メタン濃度検出用の光学フィルタ１１０の透過波長は８．１±０．１μｍに設定され、プロパンの濃度検出用光学フィルタ１１２の透過波長は６．６±０．１μｍ、６．９±０．５μｍ、７．２±０．５μｍ、８．６±０．１μｍ、９．５±０．２μｍ、１１．１±０．２μｍの何れかの波長に設定されることが好ましく、また複合燃料がメタンとブタンとよりなる場合には、メタン濃度検出用の光学フィルタ１１０の透過波長は８．１±０．１μｍに設定され、ブタンの濃度検出用光学フィルタ１１４の透過波長は４．２±０．１μｍ、６．３±０．１μｍ、６．６±０．５μｍ、６．９±０．５μｍ、７．２±０．５μｍ、１０．５±０．５μｍの何れかの波長に設定されることが好ましい。
【００９５】
また上述の第三の実施形態に於いて、複合燃料がメタンとプロパンとよりなる場合には、基準用光学フィルタ１３２の透過波長は２．８±０．１μｍ、５．１±０．３μｍ、９．１±０．１μｍ、１０．２±０．２μｍの何れかに設定されることが好ましく、また複合燃料がメタンとブタンとよりなる場合には、基準用光学フィルタ１３２の透過波長は２．８±０．１μｍ、５．１±０．３μｍ、９．３±０．３μｍ、１１．５±０．４μｍの何れかに設定されることが好ましい。
【００９６】
また上述の各実施形態に於いては、発光部材８８より照射された光８６は導管８２内を流れるガス化複合燃料を通過した後後分光器９８によりフォトダイオード９０〜９４へ向けて分光されるされるようになっているが、分光器９８が省略され、ガス化複合燃料を通過した光の強度がフォトダイオード９０〜９４により検出されるよう修正されてもよい。
【００９７】
また上述の各実施形態に於いては、燃料濃度検出装置４８は分岐導管８０に設けられているが、分岐導管８０が省略され、燃料濃度検出装置４８は燃料供給導管２４に設けられてもよく、またＰＴＣヒータ１２２の如き加熱手段が省略されてもよい。
【００９８】
また上述の各実施形態に於いては、ガラス板１０６及び１０８を覆うカバー１１６及び１１８が設けられると共に、反射鏡９６を覆うカバー１２０が設けられているが、これらのカバーは省略されてもよく、また反射鏡９６やガラス板１０６及び１０８に燃料が付着しないようこれらを覆う光透過性のカバープレートが着脱自在に取り付けられ、カバープレートの表面に燃料が付着した場合にカバープレートを交換することにより光透過性を容易に回復し得るよう修正されてもよい。
【００９９】
また上述の各実施形態に於いては、発光部材８８により照射された光８６は導管８２内を通過して反射鏡９６により反射されるようになっているが、反射鏡が省略され、発光部材８８及びフォトダイオード９０〜９４がガス化複合燃料が通過する通路の両側に配置されてもよい。
【０１００】
また上述の各実施形態に於いては、ガス化複合燃料は内燃機関の燃料であるが、燃料濃度検出装置４８は内燃機関の燃料以外の複数の炭化水素燃料よりなるガス化複合燃料に対し適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料濃度検出装置の第一の実施形態が組み込まれた内燃機関用気液混合燃料供給制御装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示された熱交換器を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示された第一の実施形態の燃料濃度検出装置を示す概略構成図である。
【図４】図３に示された第一の実施形態の燃料濃度検出装置を示す拡大断面図である。
【図５】メタンについて出力電圧の比Ｉｔ／Ｉｏとメタンの濃度Ｃｍ及び理論空燃比Ａ／Ｆとの関係を示すグラフである。
【図６】メタン、プロパン、ブタン、水蒸気について赤外線の波長と赤外線吸収率との関係を示すグラフである。
【図７】第一の実施形態に於ける燃料濃度検出制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】第二の実施形態に於ける燃料濃度検出制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】本発明による燃料濃度検出装置の第三の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１０】基準用出力電圧の比Ｉｔｏ／Ｉｏと補正係数Ｋａとの間の関係を示すグラフである。
【図１１】第三の実施形態に於ける燃料濃度検出制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】メタン７０％、ブタン３０％の混合燃料が燃料タンクより液体状態にて取り出されることに伴う燃料タンク内の圧力の変化と燃料中のブタンの比率及び理論空燃比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…燃料タンク
１２…気液混合燃料
１８、７４…レギュレータ
２２…熱交換器
２８…燃料噴射装置
３０…内燃機関
４８…燃料濃度検出装置
５０…電子制御装置
８０…分岐導管
８８…発光部材
９０〜９４…フォトダイオード
９６…反射鏡
９８…分光器
１１０〜１１４…光学フィルタ
１１６〜１２０…カバー
１２２…ＰＴＣヒータ
１３０…基準用のフォトダイオード
１３２…基準用光学フィルタ
【図１】
2004077131.tif 000003
【図２】
2004077131.tif 000004
【図３】
2004077131.tif 000005
【図４】
2004077131.tif 000006
【図５】
2004077131.tif 000007
【図６】
2004077131.tif 000008
【図７】
2004077131.tif 000009
【図８】
2004077131.tif 000010
【図９】
2004077131.tif 000011
【図１０】
2004077131.tif 000012
【図１１】
2004077131.tif 000013
【図１２】
2004077131.tif 000014