(57)【要約】  本発明の第一態様に係る燃料物性決定方法は、内部流路が常温における消炎距離よりも小さな直径とされる試験管に試験燃料と酸化剤との予混合ガスを供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する試験燃料火炎撮像工程と、試験燃料火炎撮像工程で取得された撮像データと物性が既知の標準混合燃料と酸化剤との予混合ガスを試験管に供給して形成された火炎を撮像することによって取得された撮像データとを比較して試験燃料の物性を決定する物性決定工程とを有する。
2012121281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験燃料の物性を決定する燃料物性決定方法であって、
内部流路を有すると共に温度分布が形成された試験管に前記試験燃料と酸化剤との予混合ガスを供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する試験燃料火炎撮像工程と、
前記試験燃料火炎撮像工程で取得された撮像データと前記物性が既知の標準混合燃料と酸化剤との予混合ガスを前記試験管に供給して着火した火炎を撮像することによって取得された撮像データとを比較して、前記試験燃料の物性を決定する物性決定工程と、を備える燃料物性決定方法。
【請求項２】
前記標準混合燃料と酸化剤との予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する標準混合燃料火炎撮像工程をさらに備える請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項３】
前記試験燃料火炎撮像工程で取得された撮像データと前記標準混合燃料火炎撮像工程で取得された撮像データとが一致するまで、前記標準混合燃料の組成を変化させて前記標準混合燃料火炎撮像工程を行い、
前記物性決定工程において、一致した撮像データが示す標準混合燃料の物性を前記試験燃料の物性とする請求項２に記載の燃料物性決定方法。
【請求項４】
複数設置された前記試験管の１つに前記試験燃料と前記酸化剤との予混合ガスを供給して火炎を形成し、他の前記試験管に前記標準混合燃料と前記酸化剤との予混合ガスを供給して火炎を形成し、複数の火炎を同時に撮像して前記撮像データを取得する請求項２または３に記載の燃料物性決定方法。
【請求項５】
前記複数の試験管に同一の温度分布を形成させる温度分布形成工程をさらに備え、前記複数の火炎の撮像データは、前記複数の試験管の長さ方向の温度分布を同一にした条件下において取得される請求項４に記載の燃料物性決定方法。
【請求項６】
冷炎が発生すると想定される領域と熱炎が発生すると想定される領域とを含んで撮像する請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項７】
前記物性はオクタン価である請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項８】
前記物性はセタン価である請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項９】
前記試験管の前記内部流路が常温における消炎距離よりも小さな直径に設定されている請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項１０】
試験燃料の物性を決定する燃料物性決定装置であって、
内部流路を有する試験管と、
前記試験管に対して温度分布を形成する温度分布形成装置と、
前記試験管に前記試験燃料と酸化剤との第１予混合ガスを供給する供給装置と、
前記第１予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して第１撮像データを取得する第１撮像装置と、
前記第１撮像装置によって取得された前記第１撮像データと、前記物性が既知の標準混合燃料と前記酸化剤との第２予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像することによって取得された第２撮像データとを比較して、前記試験燃料の物性を決定する演算処理記憶装置と、を備える燃料物性決定装置。
【請求項１１】
前記標準混合燃料と前記酸化剤との前記第２予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して前記第２撮像データを取得する第２撮像装置をさらに備える請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２撮像装置は、前記第１及び第２撮像データが互いに一致するまで前記撮像データを繰り返し取得し、
前記演算処理記憶装置は、前記標準混合燃料の組成を変化させ、前記第１及び第２撮像データが互いに一致した際の前記標準混合燃料の物性を前記試験燃料の物性として決定する請求項１１に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１３】
前記試験管は第１試験管及び第２試験管からなり、
前記撮像装置は、前記第１予混合ガスを前記第１試験管に供給して形成された火炎を撮像することにより第１撮像データを取得し、前記第２予混合ガスを前記第２試験管に供給して形成された火炎を撮像することにより第２撮像データを取得する請求項１１または１２に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１４】
前記温度分布形成装置が前記第１及び第２試験管の長さ方向の温度分布を同一にするよう配されている請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２撮像装置は、冷炎が発生すると想定される第１領域と熱炎が発生すると想定される第２領域とを含むように撮像データを取得する請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１６】
前記物性はオクタン価である請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１７】
前記物性はセタン価である請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１８】
前記試験管の前記内部流路が常温における消炎距離よりも小さな直径である請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料物性決定方法及び燃料物性決定装置に関する。本願は、２０１１年３月７日に、日本に出願された特願２０１１−０４９５２３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
燃料の物性を示す値の１つとして、前記燃料の耐ノック性を表す指数であるオクタン価がある。このオクタン価は、耐ノック性の高いイソオクタンが１００とされ、耐ノック性の低いノルマルヘプタンが０とされている。そして、燃料のオクタン価は、前記燃料の耐ノック性が一致するイソオクタンとノルマルヘプタンとの混合燃料（標準混合燃料）におけるイソオクタンの体積％に相当する値とされている。つまり、燃料の耐ノック性が、イソオクタンの混合割合が体積割合で５０％である上記混合燃料と一致する場合には、前記燃料のオクタン価は５０と示される。【０００３】
オクタン価には、それらが決定される手法等に応じて、様々な種類のオクタン価が存在する。例えば、日本等で指標として採用されているリサーチ法オクタン価や、ドイツ等で指標として採用されているモータ法オクタン価が、それらオクタン価の代表例である。
そして、オクタン価が未知の燃料に対してそのオクタン価を決定する場合には、上述したオクタン価の決定手法に従った実験を行うことによって、そのオクタン価を決定している。【０００４】
具体的には、非特許文献１に示すように、リサーチ法オクタン価及びモータ法オクタン価では、オクタン価を測定するために専用に設計されたＣＦＲエンジンを上記燃料で駆動し、その際の燃焼室の圧力変動特性を標準混合燃料で駆動した場合と比較する。これにより、上述のオクタン価を決定している。
内燃機関の燃焼室の圧力値は、ノッキングの有無によって変化する。このため、燃焼室の圧力値を測定することによってノッキングの有無を測定し、その測定タイミングや測定値を測定対象の燃料と標準混合燃料とで比較する。これにより、上述のオクタン価を決定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２０１０−１１２８９２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＪＩＳ（日本工業規格）Ｋ２２８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、燃焼室の圧力値は、ＣＦＲエンジンの燃焼室の汚れ具合によって変化する。このため、正確なオクタン価を決定するためには、燃料のオクタン価を決定するための実験を行う前に、燃焼室の汚れ具合を取得するための予備実験を行う必要がある。
例えば、リサーチ法オクタン価を決定する場合には、トルエン系点検燃料を用いてＣＦＲエンジンを稼動し、この稼動状況から燃焼室の汚れ具合を求める予備実験を行っている。
そして、この予備実験によって求められた燃焼室の汚れ具合を考慮して、オクタン価を決定するための実験を行う必要がある。
つまり、従来のオクタン価の決定手法においては、オクタン価を決定する実験を行う度に、上記予備実験を行う必要がある。その結果、上記実験と上記予備実験中の作業が煩雑となる。【０００８】
なお、リサーチ法オクタン価やモータ法オクタン価に限らず、従来、オクタン価を決定する場合には、内燃機関を対象の燃料と標準混合燃料とで実際に稼動させて、その稼動状況からオクタン価を決定している。すなわち、内燃機関の燃焼室等の状況に応じて測定値が変化するため、正確なオクタン価を決定することは容易でない。【０００９】
また、従来のオクタン価の決定方法では、実際の内燃機関の使用環境に応じたオクタン価を決定しようとする場合には、その都度、実際にその環境を作り出し、その環境の中で上述の実験を行うことによりオクタン価を決定する必要がある。例えば、燃料の温度に応じたオクタン価を決定しようとする場合には、実際に燃料の温度を変えて実験を行う必要がある。
このため、従来のオクタン価の決定方法では、その都度内燃機関を用意し、さらに環境を形成するための設備を整える必要があり、複雑な実験を数多く行う必要がある。その結果、上記実験中の作業が煩雑となる。【００１０】
なお、オクタン価に限らず、燃料の物性を決定するためには、作業の煩雑な実験を数多く行う必要がある。
これに対して、特許文献１に示すようなマイクロフローリアクタ装置を用いて得られる空間一次元の温度分布から、燃料を用いたシミュレーションに必要なパラメータ（素反応に関連付けられるパラメータ）を取得し、前記パラメータを用いてシミュレーションを行うことで燃料の物性を決定する方法が提案されている。
上記した物性決定方法によれば、複雑な実験を数多く行うことなく短時間で燃料の物性を決定することができる。【００１１】
しかしながら、上記従来方法で用いられているマイクロフローリアクタ装置では、内部流路を常温における消炎距離よりも小さい直径の試験管に対して長さ方向に温度勾配を与え、一端から供給された燃料の着火位置を観察することによって燃料の着火温度を計測する。
このため、特許文献１に示された従来方法では、着火温度を計測するために試験管に与えられる温度勾配を正確に計測する必要があり、温度の計測作業を慎重に行う必要がある。その結果、作業負担が増大する。【００１２】
本発明に係る第１の態様は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、作業負担を軽減することによって燃料の物性を判定するまでの時間をより短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る第１の態様は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。【００１４】
第１の発明は、試験燃料の物性を決定する燃料物性決定方法であって、内部流路を有すると共に温度分布が形成された試験管に上記試験燃料と酸化剤との予混合ガスを供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する試験燃料火炎撮像工程と、上記試験燃料火炎撮像工程で取得された撮像データと上記物性が既知の標準混合燃料と酸化剤との予混合ガスを上記試験管に供給して着火した火炎を撮像することによって、取得された撮像データとを比較して上記試験燃料の物性を決定する物性決定工程とを有するという構成を採用する。【００１５】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記標準混合燃料と酸化剤との予混合ガスを上記試験管に供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する標準混合燃料火炎撮像工程を有するという構成を採用する。【００１６】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記試験燃料火炎撮像工程で取得された撮像データと上記標準混合燃料火炎撮像工程で取得された撮像データとが一致するまで、上記標準混合燃料の組成を変化させて上記標準混合燃料火炎撮像工程を行い、上記物性決定工程において、一致した撮像データが示す標準混合燃料の物性を上記試験燃料の物性とするという構成を採用する。【００１７】
第４の発明は、上記第２または上記第３の発明において、複数設置された上記試験管の１つに上記試験燃料と上記酸化剤との予混合ガスを供給して火炎を形成し、他の上記試験管に上記標準混合燃料と上記酸化剤との予混合ガスを供給して火炎を形成し、複数の火炎を同時に撮像して上記撮像データを取得するという構成を採用する。【００１８】
第５の発明は、上記第４の発明において、前記複数の試験管に同一の温度分布を形成させる温度分布形成工程をさらに備え、前記複数の火炎の撮像データは前記複数の試験管の長さ方向の温度分布を同一にした条件下において取得されるという構成を採用する。【００１９】
第６の発明は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、冷炎が発生すると想定される領域と熱炎が発生すると想定される領域とを含んで撮像するという構成を採用する。【００２０】
第７の発明は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、上記物性がオクタン価であるという構成を採用する。【００２１】
第８の発明は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、上記物性がセタン価であるという構成を採用する。【００２２】
第９の発明は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、上記試験管の内部流路が常温における消炎距離よりも小さな直径に設定されているという構成を採用する。【００２３】
第１０の発明は、試験燃料の物性を決定する燃料物性決定装置であって、内部流路を有する試験管と、上記試験管に対して温度分布を形成する温度分布形成装置と、上記試験管に上記試験燃料と酸化剤との第１予混合ガスを供給する供給装置と、前記第１予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して第１撮像データを取得する第１撮像装置と、前記第１撮像装置によって取得された前記第１撮像データと、前記物性が既知の標準混合燃料と前記酸化剤との第２予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像することによって取得された第２撮像データとを比較して、前記試験燃料の物性を決定する演算処理記憶装置とを備えるという構成を採用する。【００２４】
第１１の発明は、上記第１０の発明において、前記標準混合燃料と前記酸化剤との前記第２予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して前記第２撮像データを取得する第２撮像装置をさらに備えるという構成を採用する。【００２５】
第１２の発明は、上記第１１の発明において、前記第１及び第２撮像装置が前記第１及び第２撮像データが互いに一致するまで前記撮像データを繰り返し取得し、前記演算処理記憶装置は、前記標準混合燃料の組成を変化させ、前記第１及び第２撮像データが互いに一致した際の前記標準混合燃料の物性を前記試験燃料の物性として決定するという構成を採用する。【００２６】
第１３の発明は、上記第１１または上記１２の発明において、前記試験管は第１試験管及び第２試験管からなり、前記撮像装置は、前記第１予混合ガスを前記第１試験管に供給して形成された火炎を撮像することにより第１撮像データを取得し、前記第２予混合ガスを前記第２試験管に供給して形成された火炎を撮像することにより第２撮像データを取得するという構成を採用する。【００２７】
第１４の発明は、上記第１３の発明において、前記温度分布形成装置が前記第１及び第２試験管の長さ方向の温度分布を同一にするよう配されているという構成を採用する。【００２８】
第１５の発明は、上記第１０〜第１４のいずれか１つの発明において、前記撮像装置が、冷炎が発生すると想定される第１領域と熱炎が発生すると想定される第２領域とを含むように撮像データを取得するという構成を採用する。【００２９】
第１６の発明は、上記第１０〜第１５のいずれか１つの発明において、前記物性はオクタン価であるという構成を採用する。【００３０】
第１７の発明は、上記第１０〜第１５のいずれか１つの発明において、前記物性はセタン価であるという構成を採用する。【００３１】
第１８の発明は、上記第１０〜第１７のいずれか１つの発明において、前記試験管の前記内部流路が常温における消炎距離よりも小さな直径に設定されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る第１の態様によれば、試験燃料を用いて形成された火炎を撮像することによって得られる撮像データと、物性が既知の標準混合燃料を用いて形成された火炎を撮像することによって得られる撮像データとを比較することによって試験燃料の物性を決定する。
このため、試験管の温度を取得することなく、試験燃料の物性を決定することができる。つまり、本発明によれば、試験管の温度勾配を計測することなく試験燃料の物性を決定することができ、従来方法において作業負担が増大する原因となっていた試験管の温度勾配の取得工程を省略することができる。
したがって、本発明によれば、作業負担を軽減することによって燃料の物性を判定するまでの時間をより短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態における燃料物性決定装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態における燃料物性決定装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態における燃料物性決定装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態における燃料物性決定装置が備える試験管に与えられる温度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明に係る燃料物性決定方法及び燃料物性決定装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００３５】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の燃料物性決定装置１の概略構成図である。
本実施形態の燃料物性決定装置１は、オクタン価（物性）が未知の試験燃料のオクタン価を決定する。燃料物性決定装置１は、図１に示すように、試験管２と、ヒータ３（温度分布形成装置）と、試験燃料供給装置４と、標準混合燃料供給装置５と、空気供給装置６と、撮像装置７（撮像手段）と、演算処理記憶装置８（演算処理記憶手段）と、入力装置９と、出力装置１０と、制御装置１１とを備えている。
【００３６】
試験管２は、円筒形状の直管である。そして、試験管２の内部流路の直径は、常温において内部流路に形成される火炎が伝播できずに消炎する限界値である消炎距離よりも小さく設定されている。つまり、試験管２の内部流路の直径は、常温における消炎距離よりも小さく設定されている。
そして、試験管２の内部流路には、試験管２の一端側から予混合ガスが供給される。
また、試験管２は、内部において予混合ガスが燃焼されることによって形成される火炎が撮像装置７において撮像可能となるように、前記透明な材料によって形成されている。具体的には、試験管２を石英ガラスによって形成することで、試験管２を透明とすることができる。
【００３７】
ヒータ３は、試験管２を加熱し、試験管２の予混合ガスが供給される端部と反対側の端部を囲うように配置されている。
これにより、試験管２には、予混合ガスを供給する側の端部から反対側の端部に向かうに連れて連続的に高くなるという温度勾配が付与される。そして、ヒータ３は、試験管２の内部温度が少なくとも長さ方向のいずれかの箇所で予混合ガスの着火温度以上の温度となるように試験管２を加熱して、温度分布を形成する。
【００３８】
試験燃料供給装置４は、試験管２の一端に接続された予混合ガス供給管１２にそのオクタン価が未知の試験燃料Ｎ１を供給する。試験燃料供給装置４は、試験燃料Ｎ１を収容する試験燃料タンク４ａと、試験燃料タンク４ａから予混合ガス供給管１２に供給される試験燃料Ｎ１の流量を制御するための流量制御装置４ｂとを備えている。
【００３９】
標準混合燃料供給装置５は、予混合ガス供給管１２にそのオクタン価が既知の標準混合燃料Ｎ２を供給する。
【００４０】
本実施形態においては、標準混合燃料Ｎ２として、ノルマルヘプタンとイソオクタンとが混合された混合ガスを用いる。
本実施形態においては、標準混合燃料供給装置５は、ノルマルヘプタンタンク５ａと、流量制御装置５ｂと、イソオクタンタンク５ｃと、流量制御装置５ｄとを備えている。
【００４１】
ノルマルヘプタンタンク５ａは、標準混合燃料Ｎ２に含まれるノルマルヘプタンを収容するタンクである。
流量制御装置５ｂは、予混合ガス供給管１２に標準混合燃料Ｎ２を供給する標準混合燃料供給管１３に、ノルマルヘプタンタンク５ａから供給されるノルマルヘプタンの流量を制御する。
イソオクタンタンク５ｃは、標準混合燃料Ｎ２に含まれるイソオクタンを収容するタンクである。
流量制御装置５ｄは、標準混合燃料供給管１３にイソオクタンタンク５ｃから供給されるイソオクタンの流量を制御する。
【００４２】
なお、ノルマルヘプタン及びイソオクタンは液体燃料である。このため、標準混合燃料供給装置５は、ノルマルヘプタン及びイソオクタンをタンク等で気化してから用いる。
また、試験燃料Ｎ１が液体燃料である場合には、試験燃料供給装置４も、試験燃料Ｎ１をタンク等で気化してから用いる。
【００４３】
空気供給装置６は、予混合ガス供給管１２に必要量の空気Ａ（酸化剤）を供給する。
なお、上述した必要量の空気とは、試験燃料Ｎ１あるいは標準混合燃料Ｎ２が試験管２内において完全燃焼できる量の空気を意味して、当量比を１とするものである。ただし、試験燃料Ｎ１に対しては、当量比が１となる空気量が予め分からないことがあるため、燃料物性決定装置１の下流でガス分析等をして空気量を調節することが好ましい。
【００４４】
撮像装置７は、試験管２の内部に形成される火炎を撮像して撮像データとして取得し、試験管２と火炎を撮像する。
また、試験管２の内部には、比較的低温で予混合ガスが燃焼することによって形成される冷炎と、比較的高温で予混合ガス燃焼することによって形成される熱炎とが発生する場合がある。
なお、予混合ガスの組成によっては冷炎が発生しない場合もある。この場合、撮像装置７は、冷炎が発生すると想定される領域と、熱炎が発生すると想定される領域とを含んで撮像を行う。
また、撮像装置７は、可視光の波長域での撮像を行っても良いが、可視光の波長域以外の領域（例えば紫外線の波長域）での撮像を行っても良い。
【００４５】
演算処理記憶装置８は、撮像装置７と電気的に接続されており、試験燃料Ｎ１を試験管２に供給して形成された火炎を撮像して取得された撮像データと、標準混合燃料Ｎ２を試験管２に供給して形成された火炎を撮像して取得された撮像データとを比較して試験燃料のオクタン価を決定する。
なお、演算処理記憶装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置や、メモリ等の記憶装置等を備えて構成されている。
【００４６】
また、後の動作説明において詳細に説明するが、本実施形態において演算処理記憶装置８は、試験燃料Ｎ１を試験管２に供給して形成された火炎を撮像して取得された撮像データと、標準混合燃料Ｎ２を試験管２に供給して形成された火炎を撮像して取得された撮像データとが一致した場合に、標準混合燃料Ｎ２のオクタン価を試験燃料Ｎ１のオクタン価として決定する。
【００４７】
入力装置９は、本実施形態の燃料物性決定装置１が備えるマンマシンインターフェイスであり、作業者によって操作され、その操作を示す信号を制御装置１１に入力する。
出力装置１０は、演算処理記憶装置８による演算処理記憶結果や制御装置１１からの指令を視覚化して出力する。
【００４８】
制御装置１１は、本実施形態の燃料物性決定装置１の動作全体を制御する。制御装置１１は、試験燃料供給装置４と、標準混合燃料供給装置５と、空気供給装置６と、撮像装置７と、演算処理記憶装置８と、入力装置９と、出力装置１０と電気的に接続されている。
【００４９】
また、後に燃料物性決定装置の動作に関して詳細に説明するが、本実施形態において制御装置１１は、演算処理記憶装置８において試験燃料Ｎ１を試験管２に供給して形成された火炎を撮像して取得された撮像データと、標準混合燃料Ｎ２を試験管２に供給して形成された火炎を撮像して取得された撮像データとが一致するまで、徐々に標準混合燃料の組成が変化するように標準混合燃料供給装置５を制御する。
【００５０】
なお、上記構成のうち、演算処理記憶装置８、入力装置９、出力装置１０、及び制御装置１１は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーションによって構成されている。
また、上記構成のうち、試験燃料供給装置４と空気供給装置６とによって本発明の供給装置が構成されている。
【００５１】
次に、上述のように構成された本実施形態の燃料物性決定装置１の動作（すなわち燃料物性決定方法）について図２のフローチャートを参照しながら説明する。
なお、以下の説明においては、ヒータ３によって試験管２に対して上述の温度勾配が付与されている。
【００５２】
最初に、試験燃料Ｎ１と空気Ａとの当量比及び試験燃料Ｎ１を含む予混合ガスの試験管２への流入流速の初期値の設定が行われる（ステップＳ１）。
具体的には、制御装置１１が入力装置９から入力される初期値を演算処理記憶装置８に記憶させることで、上記初期値の設定が行われる。
【００５３】
なお、試験燃料と空気との当量比は、例えば、予め実験において求められた値や予測値を作業者が入力装置９にて入力することによって、設定される。
また、火炎が発する光は微弱であるため、火炎を撮像するためには撮像装置７において長時間の露光が必要となる。したがって、試験管２における火炎の形成位置は変化せずに安定していることが好ましい。例えば、日本国特開２０１０−１１２８９２号公報（特許文献１）には、常温における消炎距離以下の直径の試験管においては、予混合ガスの流入流速を低減させることによって火炎の位置を安定させる方法が開示されている。ステップＳ１においては、予混合ガスの試験管２への流入流速は、試験管２における火炎の形成位置が安定する流速に設定される。
【００５４】
続いて、制御装置１１は、ステップＳ１において設定された設定当量比及び設定流入流速となるように、試験燃料供給装置４に試験燃料Ｎ１の供給量を制御させ、空気供給装置６に空気Ａの供給量を制御させる（ステップＳ２）。
これによって、試験燃料供給装置４から予混合ガス供給管１２に試験燃料Ｎ１が供給され、空気供給装置６から予混合ガス供給管１２に空気Ａが供給される。その結果、予混合ガス供給管１２内において試験燃料Ｎ１と空気Ａとが混合して予混合ガスとなり、前記予混合ガスが試験管２に供給される。
予混合ガスが試験管２に供給されると、予混合ガスが試験管２内において加熱されて燃焼し、これによって火炎が形成される。
【００５５】
続いて、制御装置１１は、撮像装置７に火炎画像を撮像させる（ステップＳ３）。つまり、ステップＳ３においては、試験燃料Ｎ１と空気Ａとを用いて形成された火炎の画像が、撮像装置７によって撮像される。
また、制御装置１１は、ステップＳ３において、撮像装置７に火炎画像を撮像させると、これによって得られた撮像データを撮像装置７に出力させる。さらに、制御装置１１は、撮像装置７から出力された撮像データを演算処理記憶装置８に記憶させる。
以下の説明においては、説明の便宜上、ステップＳ３で取得された撮像データを試験燃料火炎撮像データと称する。
【００５６】
なお、ステップＳ３における試験燃料火炎撮像データの取得が終了すると、制御装置１１は、試験燃料供給装置４に試験燃料Ｎ１の供給を停止させ、空気供給装置６に空気Ａの供給を停止させる。
【００５７】
続いて、標準混合燃料Ｎ２のノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合が設定される（ステップＳ４）。
具体的には、制御装置１１が入力装置９から入力される上記割合を示す指令を演算処理記憶装置８に記憶させることで、設定が行われる。
なお、例えば、標準混合燃料Ｎ２のノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合の初期値として、ノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合を９０％：１０％に設定する。
【００５８】
続いて、制御装置１１は、ステップＳ４にて設定された割合に基づいて、演算処理記憶装置８に標準混合燃料の量論比を算出させる（ステップＳ５）。なお、標準混合燃料は既知の物性の有するノルマルヘプタンとイソオクタンとからなるため、量論比の算出は容易に行うことができる。
【００５９】
続いて、制御装置１１は、標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとからなる予混合ガスの当量比及び流入流速が、ステップＳ１にて設定された設定当量比と設定流入速度と同一となるように、標準混合燃料供給装置５に標準混合燃料の供給量を制御させ、空気供給装置６に空気Ａの供給量を制御させる（ステップＳ６）。
これによって、標準混合燃料供給装置５から予混合ガス供給管１２に標準混合燃料Ｎ２が供給され、空気供給装置６から予混合ガス供給管１２に空気Ａが供給される。その結果、予混合ガス供給管１２内において標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとが混合して予混合ガスとなり、前記予混合ガスが試験管２に供給される。
予混合ガスが試験管２に供給されると、予混合ガスが試験管２内において加熱されて燃焼し、これによって火炎が形成される。
【００６０】
続いて、制御装置１１は、撮像装置７に火炎画像を撮像させる（ステップＳ７）。つまり、ステップＳ７においては、標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとを用いて形成された火炎の画像が、撮像装置７によって撮像される。また、制御装置１１は、ステップＳ７において、撮像装置７に火炎画像を撮像させると、これによって得られた撮像データを撮像装置７に出力させる。さらに、制御装置１１は、撮像装置７から出力された撮像データを演算処理記憶装置８に記憶させる。
以下の説明においては、説明の便宜上、ステップＳ７で取得された撮像データを標準混合燃料火炎撮像データと称する。
【００６１】
なお、ステップＳ７における標準混合燃料火炎撮像データの取得が終了すると、制御装置１１は、標準混合燃料供給装置５に標準混合燃料Ｎ２の供給を停止させ、空気供給装置６に空気Ａの供給を停止させる。
【００６２】
続いて、制御装置１１は、ステップＳ３にて取得された試験燃料火炎撮像データと、ステップＳ７にて取得された標準混合燃料火炎撮像データとが一致するかを演算処理記憶装置８に判定させる（ステップＳ８）。
具体的には、演算処理記憶装置８は、例えば、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとから相関関数を求める。演算処理記録装置８は、前記相関関数の値が予め記憶する範囲（相関係数が１に近い範囲）に収まる場合に試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致すると判定する。なお、相関関数の求め方は、相関関数は撮像データの輝度データやパターンデータに基づいて汎用ソフトを用いることで求めることができるので、周知の方法である。このため、相関関数の求め方に関する説明は省略する。
【００６３】
そして、ステップＳ８において画像が一致しないと判定された場合には、制御装置１１は、演算処理記憶装置８に記憶されている標準混合燃料におけるノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合を変更させる（ステップＳ９）。
上記割合の変更幅は任意であるが、例えば、標準混合燃料におけるイソオクタンの割合が１％上昇するように、ノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合が変更される。
そして、制御装置１１は、ステップＳ９が終了すると、再びステップＳ５に戻って制御を行う。
【００６４】
一方、ステップＳ８において画像が一致したと判定された場合には、制御装置１１は、演算処理記憶装置８に、一致した標準混合燃料火炎撮像データが示す標準混合燃料のオクタン価（イソオクタンの割合）を試験燃料Ｎ１のオクタン価として決定させて出力させる（ステップＳ１０）。
そして、制御装置１１は、演算処理記憶装置８から出力された試験燃料Ｎ１のオクタン価を出力装置１０に表示させ、その後動作を完了する。
【００６５】
なお、上述のように本実施形態の燃料物性決定方法においては、ステップＳ９とステップＳ１０とにおいて、試験燃料火炎画像データと標準混合燃料火炎撮像データとを比較して試験燃料Ｎ１のオクタン価を決定している。つまり、本実施形態において、本発明の物性決定工程は、ステップＳ９とステップＳ１０とによって構成されている。
【００６６】
また、上述のように本実施形態の燃料物性決定方法においては、ステップＳ３において、試験管２に試験燃料Ｎ１と空気Ａとの予混合ガスを供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する。つまり、本実施形態において、本発明の試験燃料火炎撮像工程は、ステップＳ３によって構成されている。
【００６７】
また、上述のように本実施形態の燃料物性決定方法においては、ステップＳ７において、試験管２に標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとの予混合ガスを供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する。つまり、本実施形態において、本発明の標準混合燃料撮像工程は、ステップＳ７によって構成されている。
【００６８】
本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法によれば、試験燃料Ｎ１を用いて形成された火炎を撮像することによって得られる撮像データ（試験燃料火炎撮像データ）と、物性が既知の標準混合燃料Ｎ２を用いて形成された火炎を撮像することによって得られる撮像データ（標準混合燃料火炎撮像データ）とを比較することによって試験燃料のオクタン価を決定する。
このため、試験管２の温度を取得することなく、試験燃料Ｎ１のオクタン価を決定することができる。つまり、本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法によれば、試験管２の温度勾配を計測することなく試験燃料Ｎ１のオクタン価を決定することができ、従来方法において作業負担が増大する原因となっていた試験管２の温度勾配の取得工程を省略することができる。
したがって、本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法によれば、作業負担を軽減することによって試験燃料Ｎ１のオクタン価を判定するまでの時間をより短縮することができる。
【００６９】
また、本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法においては、ステップＳ７において、試験管２に標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとの予混合ガスを供給して形成された火炎を撮像して、標準混合燃料火炎撮像データを取得する。
例えば、予め標準混合燃料火炎撮像データを取得して演算処理記憶装置８に記憶させ、この予め記憶された標準混合燃料火炎撮像データと試験燃料火炎画像データを比較して、オクタン価を決定することも可能である。ただし、この場合には、予め標準混合燃料火炎撮像データが取得された環境と試験燃料火炎画像データを取得した環境とが同一であることを保証するか、取得環境の違いによるデータ誤差を補正する必要が生じる。
これに対して本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法によれば、ステップＳ７において、試験管２に標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとの予混合ガスを供給して形成された火炎を撮像して標準混合燃料火炎撮像データを取得する。このため、標準混合燃料火炎撮像データと試験燃料火炎撮像データを、ほぼ同一の環境にて取得することができる。
したがって、本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法によれば、より正確に試験燃料Ｎ１のオクタン価を決定することができる。
【００７０】
また、本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法においては、ステップＳ５〜ステップＳ９に示すように、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致するまで、標準混合燃料の組成（ノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合）を変化させて標準混合燃料火炎撮像データの取得を行い、一致した標準混合燃料火炎撮像データが示す標準混合燃料のオクタン価を試験燃料Ｎ１のオクタン価としている。
このため、ノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合の変化率を調節することで、より正確に試験燃料Ｎ１のオクタン価を決定することができる。
【００７１】
また、本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法においては、冷炎が発生すると想定される領域と熱炎が発生すると想定される領域とを含んで撮像している。
このため、火炎の形成位置のみならず冷炎及び熱炎の有る無しに基づいて試験燃料Ｎ１のオクタン価を判定することができる。したがって、より正確に試験燃料Ｎ１のオクタン価を決定することができる。
【００７２】
なお、本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法においては、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データから相関関数を求めることによって、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致している（あるいは似ている）ことを判定した。
ただし、必ずしも相関関数を求めて試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致しているかの判定を行う必要はない。
例えば、同じオクタン価の燃料を同じ条件で燃焼させた場合には、冷炎及び熱炎の形成位置（すなわち着火温度）が同じとなる。このため、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとの比較を行う際に、例えば、冷炎及び熱炎の少なくともいずれかの形成位置を示すデータを試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとから抽出すれば、オクタン価が同一であるか否かの判定を行うことが可能である。
なお、これらの場合であっても、冷炎及び熱炎の形成位置（すなわち着火温度）の絶対値を具体的に取得する必要はなく、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとにおける相対値として取得すればオクタン価の判定を行うことができる。
言い換えれば、オクタン価が同じ燃料を同様の条件で燃焼させた場合には、冷炎及び熱炎の形成位置（すなわち着火温度）が同じとなるはずであり、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとにおける輝度分布やパターン分布が同様となる。このため、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとから求めた相関関数の相関係数が１に近い範囲であり、２つの撮像データが一致あるいは似ていることは、オクタン価が同一（あるいは近い）ことを示していると考えることができる。
また、冷炎及び熱炎の形成位置（すなわち着火温度）だけでなく、冷炎及び熱炎の発熱量、冷炎と熱炎との発熱量の比等に着目して試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致していることを判定してもよい。この場合、発熱量が大きいほど、その火炎の撮像データの輝度値は大きくなり、判定が容易となる。
【００７３】
なお、本実施形態の燃料物性決定装置１及び燃料物性決定方法においては、試験管２の内部流路の直径が常温における消炎径よりも小さく設定されているが、本発明はこれに限られるものではなく、試験管２の内部流路の直径が常温における消炎径よりも大きな試験管を用いることもできる。
【００７４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００７５】
図３は、本実施形態の燃料物性決定装置２０の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の燃料物性決定装置２０は、２本の試験管２Ａ，２Ｂを備えている。これらの試験管２Ａ，２Ｂは、撮像装置７によって一度に撮像可能なように、撮像装置７の撮像方向に対して直交する方向に並べて配置されている。
【００７６】
そして、本実施形態の燃料物性決定装置２０において、予混合ガス供給管１２が一方の試験管２Ａのみに接続されることで試験燃料供給装置４は一方の試験管２Ａのみに接続され、標準混合燃料供給管１３が他方の試験管２Ｂに直接接続されることで標準混合燃料供給装置５は他方の試験管２Ｂのみに接続されている。
【００７７】
なお、空気供給装置６は、予混合ガス供給管１２と標準混合燃料供給管１３との両方に空気Ａを供給可能に接続されている。つまり、本実施形態においては、予混合ガス供給管１２が試験燃料Ｎ１を含む予混合ガスの流路となり、標準混合燃料供給管１３が標準燃料Ｎ２を含む予混合ガスの流路となる。
【００７８】
また、ヒータ３は、試験管２Ａ，２Ｂを加熱し、試験管２Ａ，２Ｂの予混合ガスが供給される端部と反対側の端部を囲うように配置されている。ヒータ３は、試験管２Ａ，２Ｂに対して同一の温度分布を同時に形成可能な位置に配置されている。
ヒータ３を配置して試験管２Ａ，２Ｂの両方を同時に加熱することによって、図４に示すように、試験管２Ａと試験管２Ｂとで、ヒータ３に向けて温度が同様に上昇する。つまり、試験管２Ａと試験管２Ｂとに同様の温度分布を形成させることができる。
【００７９】
上記のように構成された本実施形態の燃料物性決定装置２０においては、複数設置された試験管２Ａ，２Ｂの１つである試験管２Ａに試験燃料Ｎ１と空気Ａとの予混合ガスを供給して火炎を形成し、他の試験管２Ｂに標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとの予混合ガスを供給して火炎を形成し、複数の火炎を同時に撮像して撮像データを取得する。このとき、ヒータ３にその端部を囲まれて、同一時間加熱された試験管２Ａと試験管２Ｂとは、同一の温度分布を有する。このため、同一の温度条件下にて、試験燃料Ｎ１と空気Ａとを用いて形成された火炎の画像と、標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとを用いて形成された火炎の画像とを同時に撮像することができる。
したがって、試験燃料Ｎ１と空気Ａとを用いる火炎と標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとを用いる火炎とをより同条件で形成することができ、より正確に試験燃料Ｎ１のオクタン価を決定することができる。
【００８０】
なお、標準燃料を供給する試験管を単数から複数とし、これによって試験管を３本以上設置しても良い。この場合には、標準燃料が供給される試験管においてノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合を変化させ、より短時間で試験燃料Ｎ１のオクタン価を決定することが可能となる。
【００８１】
試験燃料または標準燃料が供給される複数の試験管は、複数の試験管の周囲において温調ガスを試験管の長さ方向に供給することによって加熱することもできる。これにより、複数の試験管に同一の温度勾配(温度分布)を形成させることができる。
【００８２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００８３】
例えば、上記実施形態においては、試験燃料の物性としてオクタン価を決定する例について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、試験燃料の物性としてセタン価を決定する場合に適用することも可能である。発明者は、本発明の方法及び装置を用いて実験を行い、燃料のセタン価が異なる燃料に応じて試験管内部の火炎（冷炎及び熱炎を含む）の形成位置がそれぞれ異なること確認した。すなわち、本発明の方法及び装置を用いて、試験燃料のセタン価が決定できることがわかった。この場合には、上記実施形態のオクタン価をセタン価と読み替えることにより実施が可能である。
また、火炎の形成位置が試験燃料の有害物質の発生特性に依存している場合には、試験燃料の物性として有害物質の発生特性を決定することもできる。
【００８４】
また、上記実施形態においては、試験管２において火炎が振動せずに安定された状態で撮像を行った。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、試験管２において火炎が振動する状態で撮像を行い、この撮像データを比較することによって試験燃料の物性を決定することもできる。
【００８５】
また、上記実施形態においては、試験管２ごと火炎を撮像しているため、試験燃料火炎撮像データ及び標準混合燃料火炎撮像データに、試験管２を示すデータが含まれている。
このため、火炎を形成する前に、温度勾配が付与された試験管２を撮像して試験管撮像データとして記憶させ、試験燃料火炎撮像データ及び標準混合燃料火炎撮像データから試験管撮像データを減算する処理を行うようにしても良い。
これによって、試験燃料火炎撮像データ及び標準混合燃料火炎撮像データから試験管撮像データが消去され、火炎を示すデータのみを比較することができるため、より正確に試験燃料の物性を決定することもできる。
【００８６】
また、上記実施形態においては、ヒータが円筒状を有する例について説明した。
しかしながら、本発明の燃料物性決定方法及び装置は、これに限定されるものではなく、試験管に温度勾配を形成させ、複数の試験管に同一の温度分布を形成させることができれば、ヒータは短形や楕円断面などを有してもよい。
【００８７】
また、上記実施形態においては、本発明の酸化剤として空気を用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、酸化剤として他のガスを用いることも可能である。
【００８８】
また、上記実施形態においては、ステップＳ１〜Ｓ１０に示す工程が制御装置１１によって行われる構成について説明した。
しかしながら、本発明の燃料物性決定方法は、これに限定されるものではなく、ステップＳ１〜ステップＳ１０の工程のいずれかあるいは全てを作業者が行っても良い。
【００８９】
また、上記実施形態においては、ステップＳ７において１つの標準混合燃料火炎撮像データを取得するたびに、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致するかの判定（ステップＳ８）を行った。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合が変更された標準燃料を用いて形成された火炎を撮像することで複数の標準混合燃料火炎撮像データを取得し、これら複数の標準混合燃料火炎撮像データと試験燃料火炎撮像データとを比較しても良い。
この場合には、試験燃料火炎撮像データと最も近い標準混合燃料火炎撮像データが示すオクタン価を試験燃料のオクタン価として決定することもできる。
さらに、最も近い標準混合燃料撮像データが示すオクタン価を試験燃料のオクタン価として決定する方法に加え、複数の標準混合燃料火炎撮像データを補間してから比較する方法を用いてもよい。
なお、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致するとは、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが完全一致する場合を含むのは勿論、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが予め許容された範囲内で同一とされる場合を含む意味である。
例えば、試験燃料化炎撮像データと標準混合燃料化炎撮像データとのサイズや向きが異なっている場合においても、それら撮像データを比較することができる。すなわち、それらの一方だけが拡大撮影された画像であっても、両者の撮像データの範囲内に冷炎および熱炎が含まれて、それらの位置関係がわかっていれば、それら撮像データを比較することができる。
【００９０】
また、上記実施形態において、撮像装置７による火炎の撮像をミラーやプリズムを介して行っても良い。
ミラーやプリズムを介して火炎から発光された光を導光することによって、撮像装置７を任意の位置に設置することができる。したがって、例えば、試験管２を窓が設けられた圧力チャンバ内部に収容し、撮像装置７をチャンバの外に設置することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明によれば、試験管の温度を取得することなく、試験燃料の物性を決定することができる。すなわち、本発明によれば、試験管の温度勾配を計測することなく試験燃料の物性を決定することができるので、従来方法において作業の負担が増大する原因となっていた試験管の温度勾配の取得工程を省略することができる。その結果、作業の負担を軽減することによって、燃料の物性を判定するまでの時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１，２０……燃料物性決定装置、２，２Ａ，２Ｂ……試験管、３……ヒータ、４……試験燃料供給装置、５……標準混合燃料供給装置、６……空気供給装置、７……撮像装置（撮像手段）、８……演算処理記憶装置（演算処理記憶手段）、９……入力装置、１０……出力装置、１１……制御装置、Ｎ１……試験燃料、Ｎ２……標準混合燃料、Ａ……空気（酸化剤）
【図１】
2012121281.tif 000003
【図２】
2012121281.tif 000004
【図３】
2012121281.tif 000005
【図４】
2012121281.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月6日(2013.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験燃料の物性を決定する燃料物性決定方法であって、
内部流路を有すると共に温度分布が形成された試験管に前記試験燃料と酸化剤との予混合ガスを供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する試験燃料火炎撮像工程と、
前記試験燃料火炎撮像工程で取得された撮像データと前記物性が既知の標準混合燃料と酸化剤との予混合ガスを前記試験管に供給して着火した火炎を撮像することによって取得された撮像データとを比較して、前記試験燃料の物性を決定する物性決定工程と、を備える燃料物性決定方法。
【請求項２】
前記標準混合燃料と酸化剤との予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して撮像データを取得する標準混合燃料火炎撮像工程をさらに備える請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項３】
前記試験燃料火炎撮像工程で取得された撮像データと前記標準混合燃料火炎撮像工程で取得された撮像データとが一致するまで、前記標準混合燃料の組成を変化させて前記標準混合燃料火炎撮像工程を行い、
前記物性決定工程において、一致した撮像データが示す標準混合燃料の物性を前記試験燃料の物性とする請求項２に記載の燃料物性決定方法。
【請求項４】
複数設置された前記試験管の１つに前記試験燃料と前記酸化剤との予混合ガスを供給して火炎を形成し、他の前記試験管に前記標準混合燃料と前記酸化剤との予混合ガスを供給して火炎を形成し、複数の火炎を同時に撮像して前記撮像データを取得する請求項２または３に記載の燃料物性決定方法。
【請求項５】
前記複数の試験管に同一の温度分布を形成させる温度分布形成工程をさらに備え、前記複数の火炎の撮像データは、前記複数の試験管の長さ方向の温度分布を同一にした条件下において取得される請求項４に記載の燃料物性決定方法。
【請求項６】
冷炎が発生すると想定される領域と熱炎が発生すると想定される領域とを含んで撮像する請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項７】
前記物性はオクタン価である請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項８】
前記物性はセタン価である請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項９】
前記試験管の前記内部流路が常温における消炎距離よりも小さな直径に設定されている請求項１に記載の燃料物性決定方法。
【請求項１０】
試験燃料の物性を決定する燃料物性決定装置であって、
内部流路を有する試験管と、
前記試験管に対して温度分布を形成する温度分布形成装置と、
前記試験管に前記試験燃料と酸化剤との第１予混合ガスを供給する供給装置と、
前記第１予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して第１撮像データを取得する撮像装置と、
前記撮像装置によって取得された前記第１撮像データと、前記物性が既知の標準混合燃料と前記酸化剤との第２予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像することによって取得された第２撮像データとを比較して、前記試験燃料の物性を決定する演算処理記憶装置と、を備える燃料物性決定装置。
【請求項１１】
前記撮像装置は、前記標準混合燃料と前記酸化剤との前記第２予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して前記第２撮像データを取得する請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１２】
前記撮像装置は、前記第１及び第２撮像データが互いに一致するまで前記第１及び第２撮像データを繰り返し取得し、
前記演算処理記憶装置は、前記標準混合燃料の組成を変化させ、前記第１及び第２撮像データが互いに一致した際の前記標準混合燃料の物性を前記試験燃料の物性として決定する請求項１１に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１３】
前記試験管は第１試験管及び第２試験管からなり、
前記撮像装置は、前記第１予混合ガスを前記第１試験管に供給して形成された火炎を撮像することにより第１撮像データを取得し、前記第２予混合ガスを前記第２試験管に供給して形成された火炎を撮像することにより第２撮像データを取得する請求項１１または１２に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１４】
前記温度分布形成装置が前記第１及び第２試験管の長さ方向の温度分布を同一にするよう配されている請求項１３に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１５】
前記撮像装置は、冷炎が発生すると想定される第１領域と熱炎が発生すると想定される第２領域とを含むように撮像データを取得する請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１６】
前記物性はオクタン価である請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１７】
前記物性はセタン価である請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【請求項１８】
前記試験管の前記内部流路が常温における消炎距離よりも小さな直径である請求項１０に記載の燃料物性決定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
第１０の発明は、試験燃料の物性を決定する燃料物性決定装置であって、内部流路を有する試験管と、上記試験管に対して温度分布を形成する温度分布形成装置と、上記試験管に上記試験燃料と酸化剤との第１予混合ガスを供給する供給装置と、前記第１予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して第１撮像データを取得する撮像装置と、前記撮像装置によって取得された前記第１撮像データと、前記物性が既知の標準混合燃料と前記酸化剤との第２予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像することによって取得された第２撮像データとを比較して、前記試験燃料の物性を決定する演算処理記憶装置とを備えるという構成を採用する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第１１の発明は、上記第１０の発明において、前記撮像装置は、前記標準混合燃料と前記酸化剤との前記第２予混合ガスを前記試験管に供給して形成された火炎を撮像して前記第２撮像データを取得するという構成を採用する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
第１２の発明は、上記第１１の発明において、前記撮像装置が前記第１及び第２撮像データが互いに一致するまで前記第１及び第２撮像データを繰り返し取得し、前記演算処理記憶装置は、前記標準混合燃料の組成を変化させ、前記第１及び第２撮像データが互いに一致した際の前記標準混合燃料の物性を前記試験燃料の物性として決定するという構成を採用する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
撮像装置７は、試験管２の内部に形成される火炎を撮像して撮像データとして取得し、試験管２と火炎を撮像する。
また、試験管２の内部には、比較的低温で予混合ガスが燃焼することによって形成される冷炎と、比較的高温で予混合ガス燃焼することによって形成される熱炎とが発生する場合がある。
なお、予混合ガスの組成によっては冷炎が発生しない場合もある。この場合、撮像装置７は、冷炎が発生すると想定される領域（第１領域）と、熱炎が発生すると想定される領域（第２領域）とを含んで撮像を行う。
また、撮像装置７は、可視光の波長域での撮像を行っても良いが、可視光の波長域以外の領域（例えば紫外線の波長域）での撮像を行っても良い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
演算処理記憶装置８は、撮像装置７と電気的に接続されており、試験燃料Ｎ１を試験管２に供給して形成された火炎を撮像して取得された撮像データ（第１撮像データ）と、標準混合燃料Ｎ２を試験管２に供給して形成された火炎を撮像して取得された撮像データ（第２撮像データ）とを比較して試験燃料のオクタン価を決定する。
なお、演算処理記憶装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置や、メモリ等の記憶装置等を備えて構成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
最初に、試験燃料Ｎ１と空気Ａとの当量比及び試験燃料Ｎ１を含む予混合ガス（第１予混合ガス）の試験管２への流入流速の初期値の設定が行われる（ステップＳ１）。
具体的には、制御装置１１が入力装置９から入力される初期値を演算処理記憶装置８に記憶させることで、上記初期値の設定が行われる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
続いて、制御装置１１は、撮像装置７に火炎画像を撮像させる（ステップＳ３）。つまり、ステップＳ３においては、試験燃料Ｎ１と空気Ａとを用いて形成された火炎の画像が、撮像装置７によって撮像される。
また、制御装置１１は、ステップＳ３において、撮像装置７に火炎画像を撮像させると、これによって得られた撮像データ（第１撮像データ）を撮像装置７に出力させる。さらに、制御装置１１は、撮像装置７から出力された撮像データを演算処理記憶装置８に記憶させる。
以下の説明においては、説明の便宜上、ステップＳ３で取得された撮像データを試験燃料火炎撮像データと称する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
続いて、制御装置１１は、標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとからなる予混合ガス（第２予混合ガス）の当量比及び流入流速が、ステップＳ１にて設定された設定当量比と設定流入速度と同一となるように、標準混合燃料供給装置５に標準混合燃料の供給量を制御させ、空気供給装置６に空気Ａの供給量を制御させる（ステップＳ６）。
これによって、標準混合燃料供給装置５から予混合ガス供給管１２に標準混合燃料Ｎ２が供給され、空気供給装置６から予混合ガス供給管１２に空気Ａが供給される。その結果、予混合ガス供給管１２内において標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとが混合して予混合ガスとなり、前記予混合ガスが試験管２に供給される。
予混合ガスが試験管２に供給されると、予混合ガスが試験管２内において加熱されて燃焼し、これによって火炎が形成される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
続いて、制御装置１１は、撮像装置７に火炎画像を撮像させる（ステップＳ７）。つまり、ステップＳ７においては、標準混合燃料Ｎ２と空気Ａとを用いて形成された火炎の画像が、撮像装置７によって撮像される。また、制御装置１１は、ステップＳ７において、撮像装置７に火炎画像を撮像させると、これによって得られた撮像データ（第２撮像データ）を撮像装置７に出力させる。さらに、制御装置１１は、撮像装置７から出力された撮像データを演算処理記憶装置８に記憶させる。
以下の説明においては、説明の便宜上、ステップＳ７で取得された撮像データを標準混合燃料火炎撮像データと称する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
続いて、制御装置１１は、ステップＳ３にて取得された試験燃料火炎撮像データと、ステップＳ７にて取得された標準混合燃料火炎撮像データとが一致するかを演算処理記憶装置８に判定させる（ステップＳ８）。
具体的には、演算処理記憶装置８は、例えば、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとから相関関数を求める。演算処理記憶装置８は、前記相関関数の値が予め記憶する範囲（相関係数が１に近い範囲）に収まる場合に試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致すると判定する。なお、相関関数の求め方は、相関関数は撮像データの輝度データやパターンデータに基づいて汎用ソフトを用いることで求めることができるので、周知の方法である。このため、相関関数の求め方に関する説明は省略する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
図３は、本実施形態の燃料物性決定装置２０の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の燃料物性決定装置２０は、２本の試験管２Ａ，２Ｂ（第１試験管、第２試験管）を備えている。これらの試験管２Ａ，２Ｂは、撮像装置７によって一度に撮像可能なように、撮像装置７の撮像方向に対して直交する方向に並べて配置されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
また、ヒータ３は、試験管２Ａ，２Ｂを加熱し、試験管２Ａ，２Ｂの予混合ガスが供給される端部と反対側の端部を囲うように配置されている。ヒータ３は、試験管２Ａ，２Ｂに対して同一の温度分布を同時に形成可能な位置に配置されている。
ヒータ３を配置して試験管２Ａ，２Ｂの両方を同時に加熱することによって、図４に示すように、試験管２Ａと試験管２Ｂとで、ヒータ３に向けて温度が同様に上昇する（温度分布形成工程）。つまり、試験管２Ａと試験管２Ｂとに同様の温度分布を形成させることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
また、上記実施形態においては、ヒータが円筒状を有する例について説明した。
しかしながら、本発明の燃料物性決定方法及び装置は、これに限定されるものではなく、試験管に温度勾配を形成させ、複数の試験管に同一の温度分布を形成させることができれば、ヒータは矩形や楕円断面などを有してもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
また、上記実施形態においては、ステップＳ７において１つの標準混合燃料火炎撮像データを取得するたびに、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致するかの判定（ステップＳ８）を行った。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ノルマルヘプタンとイソオクタンとの割合が変更された標準燃料を用いて形成された火炎を撮像することで複数の標準混合燃料火炎撮像データを取得し、これら複数の標準混合燃料火炎撮像データと試験燃料火炎撮像データとを比較しても良い。
この場合には、試験燃料火炎撮像データと最も近い標準混合燃料火炎撮像データが示すオクタン価を試験燃料のオクタン価として決定することもできる。
さらに、最も近い標準混合燃料撮像データが示すオクタン価を試験燃料のオクタン価として決定する方法に加え、複数の標準混合燃料火炎撮像データを補間してから比較する方法を用いてもよい。
なお、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが一致するとは、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが完全一致する場合を含むのは勿論、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとが予め許容された範囲内で同一とされる場合を含む意味である。
例えば、試験燃料火炎撮像データと標準混合燃料火炎撮像データとのサイズや向きが異なっている場合においても、それら撮像データを比較することができる。すなわち、それらの一方だけが拡大撮影された画像であっても、両者の撮像データの範囲内に冷炎および熱炎が含まれて、それらの位置関係がわかっていれば、それら撮像データを比較することができる。
【国際調査報告】
2012121281.tif 000007
2012121281.tif 000008
2012121281.tif 000009
2012121281.tif 000010