(57)【要約】【課題】液体混合燃料の性状判定（粗分析）を行うことができる車載用燃料性状判定システム及び燃料性状判定方法を提供すること。【解決手段】液体混合燃料である被分析燃料の性状を判定する車載用燃料性状判定システムは、被分析燃料を部分的に分離する分離カラム、被分析燃料を分離カラムに連続的に導入する燃料導入装置、及び分離カラムから導出される被分析燃料を分析する燃料分析装置を備える。  本燃料性状判定方法は、分析結果が時間的に一定になるまでの間、液体混合燃料である被分析燃料を、被分析燃料を部分的に分離する分離カラムに連続的に導入し、分離カラムから導出される被分析燃料を分析して、被分析燃料の性状を判定する方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体混合燃料である被分析燃料の性状を判定する車載用燃料性状判定システムであって、
被分析燃料を部分的に分離する分離カラムと、
被分析燃料を上記分離カラムに連続的に導入する燃料導入装置と、
上記分離カラムから導出される被分析燃料を分析する燃料分析装置と、
を備えることを特徴とする車載用燃料性状判定システム。
【請求項２】
ガスを上記分離カラムに導入するガス導入装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の車載用燃料性状判定システム。
【請求項３】
上記分離カラムの温度を制御する温度制御装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の車載用燃料性状判定システム。
【請求項４】
上記分離カラムが、シリカゲル、ゼオライト、ポリマービーズ、活性炭及び固体塩基性酸化物から成る群より選ばれた少なくとも１種の充填剤を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の車載用燃料性状判定システム。
【請求項５】
上記燃料分析装置が、燃焼発生熱検知器、電気伝導度検知器、吸光度検知器及び光放射検知器から成る群より選ばれた少なくとも１種の検知器を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の車載用燃料性状判定システム。
【請求項６】
液体混合燃料である被分析燃料を、該被分析燃料を部分的に分離する分離カラムに導入し、該分離カラムから導出される該被分析燃料を分析して、該被分析燃料の性状を判定する燃料性状判定方法であって、
分析結果が時間的に一定になるまでの間、上記被分析燃料を連続的に上記分離カラムに導入することを特徴とする燃料性状判定方法。
【請求項７】
上記分析結果が時間的に一定になった後、ガスを上記分離カラムに導入して該分離カラム中の残被分析燃料を除去することを特徴とする請求項６に記載の燃料性状判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用燃料性状判定システム及び燃料性状判定方法に係り、更に詳細には、液体混合燃料である被分析燃料の性状判定（粗分析）を行うことができる車載用燃料性状判定システム及び燃料性状判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数燃料を運転条件に応じて定まる供給割合で内燃機関に供給する場合に、複数燃料のそれぞれのオクタン価などの性状が規定の範囲に入っているか否かを判定する手段を備えた複数燃料供給内燃機関が提案されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１７０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関では、燃料の混合成分としての性状（オクタン価）が規定の範囲に入っているか否かを判定することはできるものの、燃料の化学組成としての性状（成分種や濃度など。）を判定することができないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、液体混合燃料の性状判定（粗分析）を行うことができる車載用燃料性状判定システム及び燃料性状判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、次の（１）〜（３）の要件を満足する車載用燃料性状判定システムとすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
（１）被分析燃料を部分的に分離する分離カラムを備える。
（２）被分析燃料を分離カラムに連続的に導入する燃料導入装置を備える。
（３）分離カラムから導出される被分析燃料を分析する燃料分析装置を備える。
【０００６】
即ち、本発明の車載用燃料性状判定システムは、液体混合燃料である被分析燃料の性状を判定するものである。
かかる車載用燃料性状判定システムは、被分析燃料を部分的に分離する分離カラムと、被分析燃料を分離カラムに連続的に導入する燃料導入装置と、分離カラムから導出される被分析燃料を分析する燃料分析装置とを備える。
【０００７】
また、本発明の燃料性状判定システムの好適形態は、ガスを分離カラムに導入するガス導入装置を備えるものである。
【０００８】
更に、本発明の燃料性状判定システムの他の好適形態は、分離カラムの温度を制御する温度制御装置を備えるものである。
【０００９】
一方、本発明の燃料性状判定方法は、液体混合燃料である被分析燃料を、被分析燃料を部分的に分離する分離カラムに導入し、分離カラムから導出される被分析燃料を分析して、被分析燃料の性状を判定する方法である。
かかる燃料性状判定方法においては、分析結果が時間的に一定になるまでの間、被分析燃料を連続的に分離カラムに導入する。
【００１０】
また、本発明の燃料性状判定方法の好適形態は、分析結果が時間的に一定になった後、ガスを分離カラムに導入して分離カラム中の残被分析燃料を除去する方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上述した（１）〜（３）の要件を満足する車載用燃料性状判定システムとすることなどとしたため、液体混合燃料の性状判定（粗分析）を行うことができる車載用燃料性状判定システム及び燃料性状判定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の車載用燃料性状判定システムについて詳細に説明する。
上述の如く、本発明の車載用燃料性状判定システムは、被分析燃料を部分的に分離する分離カラムと、被分析燃料を分離カラムに連続的に導入する燃料導入装置と、分離カラムから導出される被分析燃料を分析する燃料分析装置とを備える。
このような車載用燃料性状判定システムは、液体混合燃料である被分析燃料の性状を判定する際に好適に用いることができ、液体混合燃料の性状判定（粗分析）を行うことができる。
ここで、「被分析燃料を部分的に分離する」とは、分離カラムから導出される被分析燃料の各成分の物理的・化学的性質の差を利用して、被分析燃料が導出される時間を異ならせることをいう。
また、「被分析燃料を連続的に導入する」とは、分離カラムから導出される被分析燃料の各成分の物理的・化学的性質の差を利用して、導出される時間を異ならせることができるような被分析燃料の導入をいう。なお、通常は、被分析燃料の導入開始から、分析結果が時間的に一定になる（分離カラムから全成分が導出される。）までの間の被分析燃料の導入を意味する。
【００１３】
また、上記の燃料性状判定システムは、ガスを分離カラムに導入するガス導入装置を備えているものとすることができる。
また、例えば、上述したように被分析燃料が導出される時間を異ならせた後は、被分析燃料を放出する目的で、その手段にあっては空気などのガスの連続的な導入によって加圧することなどが考えられる。
【００１４】
更に、上記の燃料性状判定システムは、分離カラムの温度を制御する温度制御装置を備えているものとすることができる。
例えば、分離カラムの温度が被分析燃料の至適分離温度より低温であるために、被分析燃料が導出される時間が長時間となる場合には、温度を高めるなど被分析燃料に応じて適宜温度制御することができ、これにより、燃料性状判定を短時間で行うことができる。
【００１５】
また、上記の分離カラムとしては、シリカゲル、ゼオライト、ポリマービーズ、活性炭又は固体塩基性酸化物、及びこれらを任意に組み合わせた充填剤を有するものを用いることができる。
シリカゲルやゼオライトは、通常、固体酸性酸化物である。
例えばシリカゲルは、やや大きなメソ孔を有するため、主として、分子の極性に着目した燃料の性状判定に用いることが有効であり、ゼオライトは、小さな細孔を有するため、直鎖状炭化水素などのような小分子径の分子を含有する燃料の性状判定に有効である。
また、これらは表面改質によって中性のものとすることもできる。
一方、固体塩基性酸化物としては、例えば酸化バリウムやセリア、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、及びそれらを含有する複合酸化物材料などを挙げることができる。このような固体塩基性酸化物は、二重結合を持つ炭化水素、特に芳香族炭化水素を含有する燃料の性状判定に用いることが有効である。
また、ポリマービーズとしては、例えばポリエチレン、フッ素樹脂ポリマー、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマー、及びそれらを無機物上に担持して成るものなどのビーズを挙げることができる。このようなポリマービーズは種々の形状のものを作製することが可能であり、ポリマー固有の炭化水素透過性に着目した燃料の性状判定に用いることが有効である。
【００１６】
更に、上記の燃料分析装置としては、燃料発生熱検知器、電気伝導度検知器、吸光度検知器又は光放射検知器、及びこれらを任意に組み合わせた検知器を有するものを用いることができる。
また、燃料分析装置において、得られたデータを時間微分し、その時間微分データのピーク時間と、予め実験などにより測定しておいた各成分のピーク時間とを比較することにより、被分析燃料を構成する各成分種を同定することができる。
更に、その時間微分データにおいて、ピーク面積を時間積分して求めることにより、被分析燃料を構成する各成分の濃度を算出することができる。
ここで、予め実験などにより測定し格納しておくデータとしては、例えば一般的に知られるガソリンや軽油、灯油、それらを構成する炭化水素化合物などを挙げることができる。
【００１７】
次に、本発明の燃料性状判定方法について詳細に説明する。
上述の如く、本発明の燃料性状判定方法は、液体混合燃料である被分析燃料を、被分析燃料を部分的に分離する分離カラムに導入し、分離カラムから導出される被分析燃料を分析して、被分析燃料の性状を判定する方法である。この燃料性状判定方法においては、分析結果が時間的に一定になるまでの間、被分析燃料を連続的に分離カラムに導入する。
このような燃料性状判定方法によると、被分析燃料のキャリアを別途用意する必要が無く、液体混合燃料の性状判定（粗分析）を容易に行うことができる。
【００１８】
また、上記燃料性状判定方法において、分析結果が時間的に一定になった後、ガスを分離カラムに導入して分離カラム中の残被分析燃料を除去することもできる。
再度の燃料性状判定を迅速に行うことができるというメリットがあり、更には、燃料性状判定を繰り返して行うことが容易になる。
【００１９】
ここで、本発明の車載用燃料性状判定システム及び燃料性状判定方法の若干の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の車載用燃料性状判定システムの一実施形態であって、２種以上の燃料を切り替えて使用できる内燃機関を備えた自動車に、車載用燃料性状判定システムを適用した一例を示す構成概略図である。
同図に示すように、この自動車は、分離カラム１１と、燃料導入装置１３と、燃料分析装置１５と、ガス導入装置１７と、燃料タンク２０と、内燃機関３０と、排ガス処理装置４０とを備えている。
また、本例の場合、本実施形態の車載用燃料性状判定システムは、分離カラム１１と、燃料導入装置１３と、燃料分析装置１５と、ガス導入装置１７とを備えている。更に、燃料タンク２０に設けられているフューエルポンプが、燃料導入装置１３としても機能している。また、燃料分析装置１５は、検知器１５Ａを有している。更に、吸気系に設けられているエアダクト、電子制御スロットル及びその弁が、ガス導入装置（空気導入装置）１７としても機能している。
更に、図中、ａ及びｂは燃料副流路、ｃは空気副流路、ｄは空気主流路、ｅは燃料主流路、ｆは排ガス流路、Ｖは調節弁を示している。
更にまた、図中、破線矢印Ａで示すように、排ガス処理装置４０から排出される排熱を分離カラム１１に供給することも可能である。
なお、図示しないが、例えば分離カラムに設けられた温度検知器を有する制御装置と発熱体（例えば排ガス処理装置など。）とを協働させることにより、温度制御装置として機能させることもできる。また、図示しないが、例えば分離カラムは、恒温槽などの温度維持装置を有するものであってもよい。
【００２１】
図２は、図１に示す車載用燃料性状判定システムの分析中における動作の一例を示す説明図である。
燃料タンク２０には、液体混合燃料がためられている。
そして、燃料タンク２０に設けられている燃料導入装置１３は、液体混合燃料の一部（被分析燃料）を、燃料副流路ａ及びｂを通して、分離カラム１１に連続的に導入する。なお、調節弁Ｖは、燃料副流路ａと燃料副流路ｂが導通するように調節されているが、被分析燃料を連続的に導入した後は、この調節弁Ｖを調節することにより、空気副流路ｃを通して、空気を導入するようにしてもよい。
また、分離カラム１１は、導入された被分析燃料をその内部で部分的に分離する。
そして、燃料分析装置１５の検知器１５Ａは、分離カラム１１から導出され、部分的に分離された被分析燃料を検知する。
更に、燃料分析装置１５は、検知されるデータと燃料分析装置１５自体に予め格納されたデータとの比較などにより、被分析燃料の性状（成分種や濃度など。）を判定する。
なお、分離カラム１１は、破線矢印Ａで示される排ガス処理装置４０から排出される排熱を供給されながら、被分析燃料を部分的に分離することも可能である。
そして、判定後に残った被分析燃料は、燃料副流路ｂ及び空気主流路ｄを通って、内燃機関３０に供給される。
一方、液体混合燃料の残部（燃料）は、燃料主流路ｅを通って、内燃機関３０に直接供給される。
他方、空気は、ガス導入装置（空気導入装置）１７により、空気主流路ｄを通って、内燃機関３０に直接供給される。なお、空気には判定時に残った被分析燃料が混合されている。
そして、内燃機関３０に供給される燃料及び空気は、内燃機関３０の内部で燃焼され、排ガス流路ｆを通って、排出される。
また、内燃機関３０から排出される排ガスは、排ガス処理装置４０の内部で浄化される。なお、排ガス処理装置４０から排出される排ガスは、処理前よりクリーンな排ガスとなっている。
【００２２】
図３は、図１に示す車載用燃料性状判定システムの分析終了後における動作の一例を示す説明図である。
ガス導入装置（空気導入装置）１７は、一部の空気を、空気副流路ｃ及び燃料副流路ｂを通して、分離カラム１１に導入し、分離カラムの内部に残る被分析燃料を除去する。なお、調節弁Ｖは、空気副流路ｃと燃料副流路ｂが導通するように調節されている。また、図中、実線矢印Ｂで示すように、排ガス処理装置４０は、排熱を分離カラム１１に供給しており、分離カラムの内部に残る被分析燃料の除去を容易にしている。
一方、大部分である残部の空気は、ガス導入装置（空気導入装置）１７により、空気主流路ｄを通って、内燃機関３０に直接供給される。なお、空気には除去された被分析燃料が混合されている。
他方、燃料は、燃料主流路ｅを通って、内燃機関３０に直接供給される。
そして、内燃機関３０に供給される燃料及び空気は、内燃機関３０の内部で燃焼され、排ガス流路ｆを通って、排出される。
また、内燃機関３０から排出される排ガスは、排ガス処理装置４０の内部で浄化される。なお、排ガス処理装置４０から排出される排ガスは、処理前よりクリーンな排ガスとなっている。
【００２３】
図４は、本発明の車載用燃料性状判定システムの一実施形態であって、２種以上の燃料を切り替えて使用できる内燃機関を備えた自動車に、車載用燃料性状判定システムを適用した他の例を示す構成概略図である。
本例の場合、排ガス流路ｆから分岐した排ガス流路ｇを備え、排ガス処理装置４０から排出される排ガスを再循環させることができるような構成とした以外は、図１に示した車載用燃料性状判定システムと同じ構成である。
再循環させる排ガスは、調節弁Ｖを調節することにより、ガス導入装置１７から分離カラム１１に導入される空気と共に、又はガス導入装置１７から分離カラム１１に導入される空気に替えて用いることができる。
【００２４】
以上に説明した車載用燃料性状判定システムでは、液体混合燃料である被分析燃料の性状判定（粗分析）を行うことができる。このような性状判定の結果を利用して、例えば自動車など内燃機関の運転条件を適宜設定することにより、燃費の更なる向上や排ガスの更なる清浄化を実現することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。具体的には、以下に記載したような操作を行い、図１に示したような車載用燃料性状判定システムを作製した。更に、作製した車載用燃料性状判定システムにおいて、以下に記載したような処理操作を行い、実際に燃料性状判定を行った。
【００２６】
（実施例１）
＜システムの作製＞
外径３ｍｍ、内径１ｍｍのステンレス製配管２ｍの両端にガラスウールを施したなかに粉末シリカゲルを充填し、２００℃で乾燥させることで、分離カラムを作成した。
燃料タンク中のガソリン燃料を流量調整するマスフローコントローラーの下流に作成した分離カラムを設置し、更に分離カラムの下流にガスクロマトグラムの電気伝導度検知器の一例であるＦＩＤ型検出器を設置して、本例の燃料性状判定システムを作製した。
【００２７】
＜燃料性状判定＞
モデル燃料として、ノルマルオクタン、シクロヘキサン、トルエンを体積比１：１：１に相当するように混合し、燃料タンクに投入した。投入した燃料をマスフローコントローラーにより、１ｃｍ３／ｍｉｎに相当する流量に調節しながら保温された分離カラムに導入し、検出器によりその炭化水素導出量を検知した。その後、検知器をはずし、窒素気流下で分離カラムを３００℃まで徐々に昇温し、内部に残った炭化水素を除去し、検出器を設置せずに燃料を流通させ、その流出成分を捕集、分析した。
分析の結果、シクロヘキサン、ノルマルオクタン、トルエンの順に流出することが確認できた。
【００２８】
【表１】
2009144544.tif 000002
【００２９】
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記の実施形態では、分離カラム等を燃料副流路に備える場合について説明したが、本発明は、燃料副流路がない場合であって、分離カラム等を燃料主流路に備える場合についても、適用することができる。
また、上記の実施形態では、燃料導入装置として燃料タンクに設けられているフューエルポンプを利用したが、燃料性状判定システム用の燃料導入装置を別途設けてもよい。
更に、上記の実施形態では、ガス導入装置として、吸気系に設けられているエアダクト及び電子制御スロットルの一部を利用したが、燃料性状判定システム用のガス導入装置を別途設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】２種以上の燃料を切り替えて使用できる内燃機関を備えた自動車に、車載用燃料性状判定システムを適用した一例を示す構成概略図である。
【図２】図１に示す車載用燃料性状判定システムの分析中における動作の一例を示す説明図である。
【図３】図１に示す車載用燃料性状判定システムの分析終了後における動作の一例を示す説明図である。
【図４】２種以上の燃料を切り替えて使用できる内燃機関を備えた自動車に、車載用燃料性状判定システムを適用した他の例を示す構成概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１    分離カラム
１３    燃料導入装置
１５    燃料分析装置
１５Ａ  検出器
１７    ガス導入装置
２０    燃料タンク
３０    内燃機関
４０    排ガス処理装置  
【図１】
2009144544.tif 000003
【図２】
2009144544.tif 000004
【図３】
2009144544.tif 000005
【図４】
2009144544.tif 000006