CN103502810B - 燃料物性决定方法以及燃料物性决定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的第一方式所涉及的燃料物性决定方法具有：试验燃料火焰摄像工序，将对内部流路被设为比常温下的消焰距离小的直径的试管供应试验燃料与氧化剂的预混合气体而形成的火焰摄像并取得摄像数据；以及物性决定工序，比较在试验燃料火焰摄像工序中取得的摄像数据、与将对试管供应物性已知的标准混合燃料与氧化剂的预混合气体而形成的火焰摄像从而取得的摄像数据，决定试验燃料的物性。
Description
技术领域
本发明涉及燃料物性决定方法以及燃料物性决定装置。本申请基于在日本于2011年3月7日申请的日本特愿2011-049523号而要求优先权，将其内容援引于此。
背景技术
作为表示燃料的物性的值的一种，存在作为表示所述燃料的抗爆性的指数的辛烷值。关于该辛烷值，将抗爆性高的异辛烷设为100，将抗爆性低的正庚烷设为0。而且，燃料的辛烷值被设为与所述燃料的抗爆性一致的异辛烷与正庚烷的混合燃料(标准混合燃料)中的异辛烷的体积%相当的值。即，燃料的抗爆性与异辛烷的混合比例在体积比例为50%的上述混合燃料一致时，所述燃料的辛烷值示为50。
在辛烷值中，根据决定它们的手法等，存在各种种类的辛烷值。例如，在日本等作为指标采用的研究(reasearch)法辛烷值、在德国等作为指标采用的马达(motor)法辛烷值是这些辛烷值的代表例。
而且，对辛烷值未知的燃料决定其辛烷值时，通过进行依照遵从上述辛烷值的决定手法的实验，决定其辛烷值。
具体而言，如非专利文献1所示，在研究法辛烷值以及马达法辛烷值中，以上述燃料驱动为了测定辛烷值而专门设计的CFR发动机，将此时的燃烧室的压力波动特性与以标准混合燃料驱动的情况比较。由此，决定上述辛烷值。
内燃机的燃烧室的压力值因爆震的有无而变化。因此，通过测定燃烧室的压力值来测定爆震的有无，比较测定对象的燃料与标准混合燃料的该测定定时、测定值。由此，能够决定上述辛烷值。
专利文献
专利文献1：日本特开2010-112892号公报。
非专利文献
非专利文献1：JIS(日本工业标准)K2280。
发明内容
然而，燃烧室的压力值因CFR发动机的燃烧室的生垢情况而变化。因此，为了决定正确的辛烷值，在进行用于决定燃料的辛烷值的实验之前，需要进行用于取得燃烧室的生垢情况的预备实验。
例如，在决定研究法辛烷值时，进行使用甲苯类检查燃料运转CFR发动机，从该运转状况求燃烧室的生垢情况的预备实验。
而且，需要考虑通过该预备实验求得的燃烧室的生垢情况而进行用于决定辛烷值的实验。
即，在以往的辛烷值的决定手法中，每次进行决定辛烷值的实验，都需要进行上述预备实验。其结果，上述实验与上述预备实验中的作业变得烦杂。
此外，不限于研究法辛烷值、马达法辛烷值，以往，在决定辛烷值时，使用对象燃料与标准混合燃料使内燃机实际运转，从该运转状况决定辛烷值。即，由于测定值根据内燃机的燃烧室等的状况而变化，故不易决定正确的辛烷值。
另外，在以往的辛烷值的决定方法中，在欲决定对应于实际的内燃机的使用环境的辛烷值时，需要每次都实际创造出该环境，在该环境中进行上述实验从而决定辛烷值。例如，欲决定对应于燃料的温度的辛烷值时，需要实际改变燃料的温度而进行实验。
因此，在以往的辛烷值的决定方法中，需要每次都准备内燃机，并且备齐用于形成环境的设备，需要多次进行复杂的实验。其结果，上述实验中的作业变得烦杂。
此外，不限于辛烷值，为了决定燃料的物性，需要多次进行作业烦杂的实验。
相对于此，提案有如专利文献1所示的方法，即，从使用微流反应器(micro flowreactor)装置获得的空间一维的温度分布，取得使用燃料的模拟所需的参数(与元反应建立关联的参数)，通过使用所述参数进行模拟而决定燃料的物性。
根据上述物性决定方法，无需多次进行复杂的实验，而能够在短时间内决定燃料的物性。
然而，在上述现有方法中使用的微流反应器装置中，对内部流路的直径比常温下的消焰距离小的试管沿长度方向给予温度梯度，观察从一端供应的燃料的点火位置，从而测量燃料的点火温度。
因此，在专利文献1所述的现有方法中，需要正确地测量为了测量点火温度而给予试管的温度梯度，并且需要慎重地进行温度的测量作业。其结果，作业负担增大。
本发明所涉及的第一方式鉴于上述问题点而完成，目的在于通过减轻作业负担而进一步缩短判定燃料的物性的时间。
本发明所涉及的第一方式作为用于解决上述问题的方案，采用以下的结构。
第一发明为决定试验燃料的物性的燃料物性决定方法，采用如下构成，即具有：试验燃料火焰摄像工序，将对具有内部流路且形成有温度分布的试管供应上述试验燃料与氧化剂的预混合气体而形成的火焰摄像并取得摄像数据；以及物性决定工序，比较在上述试验燃料火焰摄像工序中取得的摄像数据、与将对上述试管供应上述物性已知的标准混合燃料与氧化剂的预混合气体而点火的火焰摄像从而取得的摄像数据，决定上述试验燃料的物性。
第二发明采用如下构成，即在上述第一发明中，具有：标准混合燃料火焰摄像工序，将对上述试管供应上述标准混合燃料与氧化剂的预混合气体而形成的火焰摄像并取得摄像数据。
第三发明采用如下构成，即在上述第二发明中，使上述标准混合燃料的成分变化而进行上述标准混合燃料火焰摄像工序，直到在上述试验燃料火焰摄像工序中取得的摄像数据与在上述标准混合燃料火焰摄像工序中取得的摄像数据一致，在上述物性决定工序中，将一致的摄像数据所表示的标准混合燃料的物性作为上述试验燃料的物性。
第四发明采用如下构成，即在上述第二或上述第三发明中，对设置多个的上述试管中的一个供应上述试验燃料与上述氧化剂的预混合气体而形成火焰，对其他上述试管供应上述标准混合燃料与上述氧化剂的预混合气体而形成火焰，对多个火焰同时摄像而取得上述摄像数据。
第五发明采用如下构成，即在上述第四发明中，还具备使所述多个试管形成相同的温度分布的温度分布形成工序，所述多个火焰的摄像数据在使所述多个试管的长度方向的温度分布相同的条件下取得。
第六发明采用如下构成，即在上述第一至第五中的任一发明中，包括设想冷焰产生的区域和设想热焰产生的区域而进行摄像。
第七发明采用如下构成，即在上述第一至第六中的任一发明中，上述物性为辛烷值。
第八发明采用如下构成，即在上述第一至第六中的任一发明中，上述物性为十六烷值。
第九发明采用如下构成，即在上述第一至第八中的任一发明中，上述试管的内部流路被设定为比常温下的消焰距离小的直径。
第十发明为决定试验燃料的物性的燃料物性决定装置，采用如下结构，即具备：试管，具有内部流路；温度分布形成装置，对上述试管形成温度分布；供应装置，对上述试管供应上述试验燃料与氧化剂的第一预混合气体；摄像装置，将对所述试管供应所述第一预混合气体而形成的火焰摄像并取得第一摄像数据；以及运算处理存储装置，比较通过所述摄像装置而取得的所述第一摄像数据、与将对所述试管供应所述物性已知的标准混合燃料与所述氧化剂的第二预混合气体而形成的火焰摄像从而取得的第二摄像数据，决定所述试验燃料的物性。
第十一发明采用如下结构，即在上述第十发明中，其中，所述摄像装置摄像对所述试管供应所述标准混合燃料与所述氧化剂的所述第二预混合气体而形成的火焰，从而取得所述第二摄像数据。
第十二发明采用如下结构，即在上述第十一发明中，所述摄像装置重复取得所述第一以及第二摄像数据，直到所述第一以及第二摄像数据相互一致，所述运算处理存储装置使所述标准混合燃料的成分变化，将所述第一以及第二摄像数据相互一致时的所述标准混合燃料的物性作为所述试验燃料的物性而决定。
第十三发明采用如下结构，即在上述第十一或上述第十二发明中，所述试管由第一试管以及第二试管构成，所述摄像装置将对所述第一试管供应所述第一预混合气体而形成的火焰摄像从而取得第一摄像数据，将对所述第二试管供应所述第二预混合气体而形成的火焰摄像从而取得第二摄像数据。
第十四发明采用如下结构，即在上述第十三发明中，所述温度分布形成装置以使所述第一以及第二试管的长度方向的温度分布相同的方式配置。
第十五发明采用如下结构，即在上述第十至第十四中的任一发明中，所述摄像装置以包括设想冷焰产生的第一区域和设想热焰产生的第二区域的方式取得摄像数据。
第十六发明采用如下结构，即在上述第十至第十五中的任一发明中，所述物性为辛烷值。
第十七发明采用如下结构，即在上述第十至第十五中的任一发明中，所述物性为十六烷值。
第十八发明采用如下结构，即在上述第十至第十七中的任一发明中，所述试管的所述内部流路被设定为比常温下的消焰距离小的直径。
根据本发明所涉及的第一方式，通过比较对使用试验燃料而形成的火焰摄像从而取得的摄像数据与对使用物性已知的标准混合燃料而形成的火焰摄像从而取得的摄像数据，决定试验燃料的物性。
因此，不必取得试管的温度，而能够决定试验燃料的物性。即，根据本发明，不必测量试管的温度梯度而能够决定试验燃料的物性，并且能够省略在现有方法中成为作业负担增大的原因的试管的温度梯度的取得工序。
从而，根据本发明，通过减轻作业负担，能够进一步缩短判定燃料的物性的时间。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式中的燃料物性决定装置的概要结构图。
图2是用于说明本发明的第一实施方式中的燃料物性决定装置的动作的流程图。
图3是本发明的第二实施方式中的燃料物性决定装置的概要结构图。
图4是示出给予本发明的第二实施方式中的燃料物性决定装置所具备的试管的温度变化的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明所涉及的燃料物性决定方法以及燃料物性决定装置的一个实施方式。此外，在以下的附图中，为了将各部件设为能够识别的大小，适当变更各部件的比例尺。
(第一实施方式)
图1是本实施方式的燃料物性决定装置1的概要结构图。
本实施方式的燃料物性决定装置1决定辛烷值(物性)未知的试验燃料的辛烷值。如图1所示，燃料物性决定装置1具备：试管2、加热器3(温度分布形成装置)、试验燃料供应装置4、标准混合燃料供应装置5、空气供应装置6、摄像装置7(摄像单元)、运算处理存储装置8(运算处理存储单元)、输入装置9、输出装置10、以及控制装置11。
试管2为圆通形状的直管。而且，试管2的内部流路的直径以比在常温下形成于内部流路的火焰无法传播而消焰的极限值即消焰距离小的方式设定。即，试管2的内部流路的直径以比在常温下的消焰距离小的方式设定。
而且，对试管2的内部流路，从试管2的一端侧供应预混合气体。
另外，试管2以在内部通过预混合气体燃烧而形成的火焰能够在摄像装置7中摄像的方式，使用所述透明材料而形成。具体而言，通过使用石英玻璃形成试管2，能够使试管2为透明的。
加热器3加热试管2，以包围与试管2的预混合气体供应的端部为相反侧的端部的方式配置。
由此，对试管2给予温度梯度，该温度梯度从供应预混合气体侧的端部随着朝向相反侧的端部而连续地变高。而且，加热器3以试管2的内部温度至少在长度方向的某部分处成为预混合气体的点火温度以上的温度的方式加热试管2，形成温度分布。
试验燃料供应装置4对连接于试管2的一端的预混合气体供应管12供应其辛烷值未知的试验燃料N1。试验燃料供应装置4具备：试验燃料罐4a，容纳试验燃料N1；以及流量控制装置4b，用于控制从试验燃料罐4a供应至预混合气体供应管12的试验燃料N1的流量。
标准混合燃料供应装置5对预混合气体供应管12供应其辛烷值已知的标准混合燃料N2。
在本实施方式中，作为标准混合燃料N2，使用将正庚烷与异辛烷混合的混合气体。
在本实施方式中，标准混合燃料供应装置5具备：正庚烷罐5a、流量控制装置5b、异辛烷罐5c、以及流量控制装置5d。
正庚烷罐5a是容纳包含于标准混合燃料N2的正庚烷的罐。
流量控制装置5b控制从正庚烷罐5a供应至标准混合燃料供应管13的正庚烷的流量，标准混合燃料供应管13对预混合气体供应管12供应标准混合燃料N2。
异辛烷罐5c是容纳包含于标准混合燃料N2的异辛烷的罐。
流量控制装置5d控制从异辛烷罐5c供应至标准混合燃料供应管13的异辛烷的流量。
此外，正庚烷以及异辛烷为液体燃料。因此，标准混合燃料供应装置5将正庚烷以及异辛烷在罐等中气化之后进行使用。
另外，在试验燃料N1为液体燃料时，试验燃料供应装置4也将试验燃料N1在罐等中气化之后进行使用。
空气供应装置6对预混合气体供应管12供应必要量的空气A(氧化剂)。
此外，上述必要量的空气意思是试验燃料N1或者标准混合燃料N2在试管2内能够完全燃烧的量的空气，设当量比为1。但是，对于试验燃料N1，由于当量比成为1的空气量预先未知，故优选在燃料物性决定装置1的下游进行气体分析等并调节空气量。
摄像装置7对形成于试管2内部的火焰摄像并作为摄像数据取得，对试管2与火焰摄像。
另外，在试管2的内部，有时产生由于在比较低温下预混合气体燃烧而形成的冷焰和由于在比较高温下预混合气体燃烧而形成的热焰。
此外，也有根据预混合气体的成分而不产生冷焰的情况。此时，摄像装置7摄像包括设想冷焰产生的区域（第一区域）和设想热焰产生的区域（第二区域）。
另外，摄像装置7可进行可见光的波长范围内的摄像，也可进行可见光的波长范围以外的区域(例如紫外线的波长范围)内的摄像。
运算处理存储装置8与摄像装置7电连接，比较将对试管2供应试验燃料N1而形成的火焰摄像而取得的摄像数据（第一摄像数据）与将对试管2供应标准混合燃料N2而形成的火焰摄像而取得的摄像数据（第二摄像数据），决定试验燃料的辛烷值。
此外，运算处理存储装置8具备CPU(Central Processing Unit)等运算装置、存储器等存储装置等而构成。
另外，在之后的动作说明中详细地说明，在本实施方式中，运算处理存储装置8，在将对试管2供应试验燃料N1而形成的火焰摄像而取得的摄像数据与将对试管2供应标准混合燃料N2而形成的火焰摄像而取得的摄像数据一致时，将标准混合燃料N2的辛烷值决定为试验燃料N1的辛烷值。
输入装置9为本实施方式的燃料物性决定装置1所具备的人机接口，由作业者操作，将表示该操作的信号输入控制装置11。
输出装置10将运算处理存储装置8的运算处理存储结果、来自控制装置11的指令视觉化并输出。
控制装置11控制本实施方式的燃料物性决定装置1的动作整体。控制装置11与试验燃料供应装置4、标准混合燃料供应装置5、空气供应装置6、摄像装置7、运算处理存储装置8、输入装置9、以及输出装置10电连接。
另外，之后关于燃料物性决定装置的动作详细地说明，在本实施方式中，控制装置11以如下方式控制标准混合燃料供应装置5，即，使标准混合燃料的成分逐渐地变化，直到在运算处理存储装置8中将对试管2供应试验燃料N1而形成的火焰摄像而取得的摄像数据与将对试管2供应标准混合燃料N2而形成的火焰摄像而取得的摄像数据一致。
此外，在上述结构中，运算处理存储装置8、输入装置9、输出装置10以及控制装置11例如由个人计算机、工作站构成。
另外，在上述结构中，由试验燃料供应装置4与空气供应装置6构成本发明的供应装置。
接下来，参照图2的流程图说明如上所述地构成的本实施方式的燃料物性决定装置1的动作(即燃料物性决定方法)。
此外，在以下的说明中，通过加热器3对试管2给予上述温度梯度。
首先，进行试验燃料N1与空气A的当量比以及包含试验燃料N1的预混合气体（第一预混合气体）去往试管2的流入流速的初始值的设定(步骤S1)。
具体而言，通过控制装置11使运算处理存储装置8存储从输入装置9输入的初始值，进行上述初始值的设定。
此外，试验燃料与空气的当量比例如通过作业者使用输入装置9而将预先在实验中求得的值、预测值输入，从而进行设定。
另外，由于火焰发出的光微弱，故为了对火焰摄像，在摄像装置7中需要长时间的曝光。因此，优选试管2中的火焰的形成位置稳定不变化。例如，在日本特开201—112892号公报(专利文献1)中，公开了在常温下的消焰距离以下的直径的试管中，通过降低预混合气体的流入流速从而使火焰的位置稳定的方法。在步骤S1中，预混合气体去往试管2的流入流速被设定为试管2中的火焰的形成位置稳定的流速。
接着，控制装置11以成为在步骤S1中设定的设定当量比以及设定流入流速的方式，控制试验燃料供应装置4中试验燃料N1的供应量，控制空气供应装置6中空气A的供应量(步骤S2)。
由此，从试验燃料供应装置4对预混合气体供应管12供应试验燃料N1，从空气供应装置6对预混合气体供应管12供应空气A。其结果，在预混合气体供应管12内试验燃料N1与空气A混合而成为预混合气体，所述预混合气体供应至试管2。
当预混合气体供应至试管2时，预混合气体在试管2内被加热并燃烧，由此形成火焰。
接着，控制装置11使摄像装置7对火焰图像摄像(步骤S3)。即，在步骤S3中，使用试验燃料N1与空气A而形成的火焰的图像通过摄像装置7而被摄像。
另外，控制装置11在步骤S3中当使摄像装置7对火焰图像摄像时，使摄像装置7输出由此获得的摄像数据（第一摄像数据）。而且，控制装置11使运算处理存储装置8存储从摄像装置7输出的摄像数据。
在以下的说明中，为了方便说明，将在步骤S3中取得的摄像数据称为试验燃料火焰摄像数据。
此外，当步骤S3中的试验燃料火焰摄像数据的取得结束时，控制装置11使试验燃料供应装置4停止试验燃料N1的供应，使空气供应装置6停止空气A的供应。
接着，设定标准混合燃料N2的正庚烷与异辛烷的比例(步骤S4)。
具体而言，通过控制装置11使运算处理存储装置8存储从输入装置9输入的表示上述比例的指令而进行设定。
此外，例如，作为标准混合燃料N2的正庚烷与异辛烷的比例的初始值，将正庚烷与异辛烷的比例设定为90%：10%。
接着，控制装置11基于在步骤S4中设定的比例，使运算处理存储装置8算出标准混合燃料的化学计量比（量論比）(步骤S5)。此外，由于标准混合燃料由具有已知的物性的正庚烷与异辛烷构成，故能够容易地进行化学计量比的计算。
接着，控制装置11以由标准混合燃料N2与空气A构成的预混合气体（第二预混合气体）的当量比以及流入流速与在步骤S1中设定的设定当量比和设定流入速度变得相同的方式，控制标准混合燃料供应装置5中标准混合燃料的供应量，控制空气供应装置6中空气A的供应量(步骤S6)。
由此，从标准混合燃料供应装置5对预混合气体供应管12供应标准混合燃料N2，从空气供应装置6对预混合气体供应管12供应空气A。其结果，在预混合气体供应管12内标准混合燃料N2与空气A混合而成为预混合气体，所述预混合气体供应至试管2。
当预混合气体供应至试管2时，预混合气体在试管2内被加热并燃烧，由此形成火焰。
接着，控制装置11使摄像装置7对火焰图像摄像(步骤S7)。即，在步骤S7中，标准混合燃料N2与空气A而形成的火焰的图像通过摄像装置7而被摄像。另外，控制装置11在步骤S7中当使摄像装置7对火焰图像摄像时，使摄像装置7输出由此获得的摄像数据（第二摄像数据）。而且，控制装置11使运算处理存储装置8存储从摄像装置7输出的摄像数据。
在以下的说明中，为了方便说明，将在步骤S7中取得的摄像数据称为标准混合燃料火焰摄像数据。
此外，当步骤S7中的标准混合燃料火焰摄像数据的取得结束时，控制装置11使标准混合燃料供应装置5停止标准混合燃料N2的供应，使空气供应装置6停止空气A的供应。
接着，控制装置11使运算处理存储装置8判定在步骤S3中取得的试验燃料火焰摄像数据和在步骤S7中取得的标准混合燃料火焰摄像数据是否一致(步骤S8)。
具体而言，运算处理存储装置8例如从试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据求相关函数。运算处理存储装置8在所述相关函数的值容纳于预先存储的范围(相关系数接近1的范围)时判定试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据是一致。此外，由于相关函数能够通过基于摄像数据的亮度数据、图案数据而使用通用软件求解，故相关函数的求法为周知的方法。因此，省略关于相关函数的求法的说明。
然后，在步骤S8中判定为图像不一致的情况下，控制装置11变更存储于运算处理存储装置8的标准混合燃料中的正庚烷与异辛烷的比例(步骤S9)。
上述比例的变更幅度为任意的，例如，以标准混合燃料中的异辛烷的比例上升1%的方式，变更正庚烷与异辛烷的比例。
接着，当步骤S9结束时，控制装置11再次返回步骤S5并进行控制。
另一方面，在步骤S8中判定为图像一致的情况下，控制装置11将一致的标准混合燃料火焰摄像数据所表示的标准混合燃料的辛烷值(异辛烷的比例)作为试验燃料N1的辛烷值决定并向运算处理存储装置8输出(步骤S10)。
然后，控制装置11使输出装置10显示从运算处理存储装置8输出的试验燃料N1的辛烷值，完成其后续动作。
此外，如上所述，在本实施方式的燃料物性决定方法中，在步骤S9与步骤S10中，比较试验燃料火焰图像数据与标准混合燃料火焰摄像数据而决定试验燃料N1的辛烷值。即，在本实施方式中，本发明的物性决定工序由步骤S9和步骤S10构成。
另外，如上所述，在本实施方式的燃料物性决定方法中，在步骤S3中，将对试管2供应试验燃料N1与空气A的预混合气体而形成的火焰摄像并取得摄像数据。即，在本实施方式中，本发明的试验燃料火焰摄像工序由步骤S3构成。
另外，如上所述，在本实施方式的燃料物性决定方法中，在步骤S7中，将对试管2供应标准混合燃料N2与空气A的预混合气体而形成的火焰摄像并取得摄像数据。即，在本实施方式中，本发明的标准混合燃料火焰摄像工序由步骤S7构成。
根据本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法，通过比较对使用试验燃料N1形成的火焰摄像而取得的摄像数据(试验燃料火焰摄像数据)与对使用物性为已知的标准混合燃料N2形成的火焰摄像而取得的摄像数据(标准混合燃料火焰摄像数据)，决定试验燃料的辛烷值。
因此，不必取得试管2的温度，而能够决定试验燃料N1的辛烷值。即，根据本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法，不必测量试管2的温度梯度而能够决定试验燃料N1的辛烷值，并能够省略在现有方法中成为作业负担增大的原因的试管2的温度梯度的取得工序。
从而，根据本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法，通过减轻作业负担，能够进一步缩短判定试验燃料N1的辛烷值的时间。
另外，在本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法中，在步骤S7中，将对试管2供应标准混合燃料N2与空气A的预混合气体而形成的火焰摄像并取得标准混合燃料火焰摄像数据。
例如，还能够预先取得标准混合燃料火焰摄像数据并存储于运算处理存储装置8，比较该预先存储的标准混合燃料火焰摄像数据与试验燃料火焰图像数据而决定辛烷值。但是，在该情况下，需要保证预先取得标准混合燃料火焰摄像数据的环境与取得试验燃料火焰图像数据的环境相同，或者修正由取得环境的不同导致的数据误差。
相对于此，根据本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法，在步骤S7中，将对试管2供应标准混合燃料N2与空气A的预混合气体而形成的火焰摄像并取得标准混合燃料火焰摄像数据。因此，能够在几乎相同的环境中取得标准混合燃料火焰摄像数据与试验燃料火焰摄像数据。
从而，根据本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法，能够更正确地决定试验燃料N1的辛烷值。
另外，在本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法中，如步骤S5～步骤S9所示，使标准混合燃料的成分(正庚烷与异辛烷的比例)变化而取得标准混合燃料火焰摄像数据，直到试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据一致，将一致的标准混合燃料火焰摄像数据所表示的标准混合燃料的辛烷值作为试验燃料N1的辛烷值。
因此，通过调节正庚烷与异辛烷的比例的变化率，能够更正确地决定试验燃料N1的辛烷值。
另外，在本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法中，包括设想冷焰产生的区域和设想热焰产生的区域而进行摄像。
因此，能够不仅基于火焰的形成位置，而且基于冷焰以及热焰的有无而判定试验燃料N1的辛烷值。从而，能够更正确地决定试验燃料N1的辛烷值。
另外，在本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法中，通过从试验燃料火焰摄像数据和标准混合燃料火焰摄像数据求相关函数，判定试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据一致(或者相似)。
但是，不一定需要求相关函数而判定试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据是否一致。
例如，在相同条件下使相同辛烷值的燃料燃烧时，冷焰以及热焰的形成位置(即点火温度)相同。因此，在进行试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据的比较时，例如，如果将表示冷焰以及热焰的至少任一方的形成位置的数据从试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据提取，则能够进行辛烷值是否相同的判定。
此外，即使在这些情况下，也不需要具体地取得冷焰以及热焰的形成位置(即点火温度)的绝对值，若作为试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据中的相对值取得，则能够进行辛烷值的判定。
换言之，在同样的条件下使辛烷值相同的燃料燃烧时，冷焰以及热焰的形成位置(即点火温度)应当相同，试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据中的亮度分布、图案分布相同。因此，从试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据所求的相关函数的相关系数为接近1的范围，两个摄像数据一致或者相似，可以认为表示辛烷值相同(或接近)。
另外，不仅是冷焰以及热焰的形成位置(即点火温度)，还可以着眼于冷焰以及热焰的发热量、冷焰与热焰的发热量的比等，判定试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据一致的情况。此时，发热量越大，该火焰的摄像数据的亮度值越大，判定容易。
此外，在本实施方式的燃料物性决定装置1以及燃料物性决定方法中，试管2的内部流路的直径设定得比常温下的消焰直径小，但本发明不限于此，还能够使用试管2的内部流路的直径比常温下的消焰直径大的试管。
(第二实施方式)
接下来，说明本发明的第二实施方式。此外，在本第二实施方式的说明中，对于与上述第一实施方式同样的部分，省略或简化其说明。
图3是本实施方式的燃料物性决定装置20的概要结构图。如该图所示，本实施方式的燃料物性决定装置20具备两根试管2A、2B（第一试管、第二试管）。这些试管2A、2B以能够利用摄像装置7一次摄像的方式，沿相对于摄像装置7的摄像方向正交的方向排列配置。
而且，在本实施方式的燃料物性决定装置20中，预混合气体供应管12仅仅连接于一个试管2A，从而试验燃料供应装置4仅仅连接于一个试管2A，标准混合燃料供应管13直接连接于另一试管2B，从而标准混合燃料供应装置5仅仅连接于另一试管2B。
此外，空气供应装置6以能够对预混合气体供应管12和标准混合燃料供应管13这两者供应空气A的方式连接。即，在本实施方式中，预混合气体供应管12成为包含试验燃料N1的预混合气体的流路，标准混合燃料供应管13成为包含标准燃料N2的预混合气体的流路。
另外，加热器3加热试管2A、2B，以包围与试管2A、2B的供应预混合气体的端部为相反侧的端部的方式配置。加热器3配置于能够对试管2A、2B同时形成相同温度分布的位置。
通过配置加热器3而对试管2A、2B这两者同时加热，从而如图4所示，在试管2A和试管2B中，朝向加热器3，温度同样地上升（温度分布形成工序）。即，能够使试管2A和试管2B形成同样的温度分布。
在如上所述地构成的本实施方式的燃料物性决定装置20中，对设置多个的试管2A、2B中的一个即试管2A供应试验燃料N1与空气A的预混合气体而形成火焰，对另一试管2B供应标准混合燃料N2与空气A的预混合气体而形成火焰，对多个火焰同时摄像而取得摄像数据。此时，被加热器3包围其端部并加热相同时间的试管2A与试管2B具有相同的温度分布。因此，能够同时对在相同温度条件下，使用试验燃料N1与空气A而形成的火焰的图像和使用标准混合燃料N2与空气A而形成的火焰的图像摄像。
从而，能够在进一步相同的条件下形成使用试验燃料N1与空气A的火焰和使用标准混合燃料N2与空气A的火焰，能够更正确地决定试验燃料N1的辛烷值。
此外，将供应标准燃料的试管从单数变为复数，由此将试管设置三根以上也可。此时，能够在供应标准燃料的试管中变化正庚烷与异辛烷的比例，在更短时间内决定试验燃料N1的辛烷值。
供应试验燃料或标准燃料的多个试管还能够通过在多个试管的周围沿试管的长度方向供应调温气体而加热。由此，能够使多个试管形成相同温度梯度(温度分布)。
以上，参照附图对本发明的适合的实施方式进行了说明，但无需赘言，本发明不限于上述实施方式。上述实施方式中示出的各结构部件的诸形状、组合等为一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内基于设计要求等而进行种种变更。
例如，在上述实施方式中，说明了作为试验燃料的物性而决定辛烷值的示例。
然而，本发明不限于此，还能够适用于作为试验燃料的物性而决定十六烷值的情况。发明者使用本发明的方法以及装置进行实验，确认了对应于燃料的十六烷值不同的燃料，试管内部的火焰(包含冷焰以及热焰)的形成位置分别不同。即，得知使用本发明的方法以及装置，能够决定试验燃料的十六烷值。在该情况下，能够通过将上述实施方式的辛烷值与十六烷值换用而实施。
另外，在火焰的形成位置取决于试验燃料的有害物质的产生特性时，还能够作为试验燃料的物性而决定有害物质的产生特性。
另外，在上述实施方式中，在试管2中火焰稳定不振动的状态下进行摄像。
然而，本发明不限于此，还能够在试管2中火焰振动的状态下进行摄像，通过比较该摄像数据而决定试验燃料的物性。
另外，在上述实施方式中，由于对每个试管2将火焰摄像，故在试验燃料火焰摄像数据以及标准混合燃料火焰摄像数据中包含有表示试管2的数据。
因此，还可以在形成火焰之前，对给予了温度梯度的试管2摄像并作为试管摄像数据存储，进行从试验燃料火焰摄像数据以及标准混合燃料火焰摄像数据减去试管摄像数据的处理。
由此，由于能够从试验燃料火焰摄像数据以及标准混合燃料火焰摄像数据消除试管摄像数据，仅仅比较表示火焰的数据，故也能够更正确地决定试验燃料的物性。
另外，在上述实施方式中，对加热器具有圆筒状的示例进行了说明。
但是，本发明的燃料物性决定方法以及装置不限于此，如果能够使试管形成温度梯度，使多个试管形成相同的温度分布，则加热器还可以具有矩形、椭圆剖面等。
另外，在上述实施方式中，对作为本发明的氧化剂而使用空气的结构进行了说明。
然而，本发明不限于此，还能够作为氧化剂而使用其他气体。
另外，在上述实施方式中，对步骤S1至S10所示的工序由控制装置11进行的结构进行了说明。
但是，本发明的燃料物性决定方法不限于此，作业者进行步骤S1至步骤S10的工序中的某些或全部也可。
另外，在上述实施方式中，在步骤S7中每当取得一个标准混合燃料火焰摄像数据，进行试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据是否一致的判定(步骤S8)。
但是，本发明不限于此，对使用变更了正庚烷与异辛烷的比例的标准燃料而形成的火焰摄像，从而取得多个标准混合燃料火焰摄像数据，将这些多个标准混合燃料火焰摄像数据与试验燃料火焰摄像数据比较也可。
此时，还能够将与试验燃料火焰最接近的标准混合燃料火焰摄像数据所表示的辛烷值作为试验燃料的辛烷值决定。
而且，除将最接近的标准混合燃料摄像数据所表示的辛烷值作为试验燃料的辛烷值而决定的方法之外，还可以使用将多个标准混合燃料火焰摄像数据内插并进行比较的方法。
此外，试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据一致当然包含试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据完全一致的情况，意思是包含试验燃料火焰摄像数据与标准混合燃料火焰摄像数据在预先容许的范围内被认为相同的情况。
例如，在试验燃料火焰数据与标准混合燃料火焰摄像数据的大小、朝向不同的情况下，也能够比较这些摄像数据。即，即使它们中间的一个为放大摄影的图像，只要在两者的摄像数据的范围内包含冷焰以及热焰，它们的位置关系已知，就能够比较这些摄像数据。
另外，在上述实施方式中，摄像装置7的火焰的摄像还能够经由反射镜、棱镜而进行。
通过经由反光镜、棱镜对从火焰发光的光进行导光，能够将摄像装置7设置于任意位置。从而，例如，还能够将试管2容纳于设有窗口的压力腔内部，将摄像装置7设置于腔的外部。
产业上的利用可能性
根据本发明，不必取得试管的温度，而能够决定试验燃料的物性。即，根据本发明，由于不必测量试管的温度梯度而能够决定试验燃料的物性，故能够省略在现有方法中成为作业负担增大的原因的试管的温度梯度的取得工序。其结果，通过减轻作业的负担，能够缩短判定燃料的物性的时间。
符号说明
1、20 燃料物性决定装置；2、2A、2B 试管；3 加热器；4 试验燃料供应装置；5 标准混合燃料供应装置；6 空气供应装置；7 摄像装置(摄像单元)；8 运算处理存储装置(运算处理存储单元)；9 输入装置；10 输出装置；11 控制装置；N1 试验燃料；N2 标准混合燃料；A 空气(氧化剂)。
Claims (18)
1.一种决定试验燃料的物性的燃料物性决定方法，所述试验燃料的物性是被试管内部的火焰摄像数据特定的试验燃料的物性，其中包括：
试验燃料火焰摄像工序，将对具有内部流路且在长度方向形成有温度分布的试管供应所述试验燃料与氧化剂的预混合气体而形成的火焰摄像并取得摄像数据；以及
物性决定工序，比较在所述试验燃料火焰摄像工序中取得的摄像数据、与将对所述试管供应所述物性已知的标准混合燃料与氧化剂的预混合气体而点火的火焰摄像从而取得的摄像数据，将两摄像数据一致时的标准混合燃料的已知的物性决定为所述试验燃料的物性，
其中，在所述物性决定工序中，在进行两摄像数据的比较时，从两摄像数据分别提取示出至少火焰的形成位置的数据，判断两摄像数据的一致。
2.如权利要求1所述的燃料物性决定方法，还具备：标准混合燃料火焰摄像工序，将对所述试管供应所述标准混合燃料与氧化剂的预混合气体而形成的火焰摄像并取得摄像数据。
3.如权利要求2所述的燃料物性决定方法，其中，
使所述标准混合燃料的成分变化而进行所述标准混合燃料火焰摄像工序，直到在所述试验燃料火焰摄像工序中取得的摄像数据与在所述标准混合燃料火焰摄像工序中取得的摄像数据一致，
在所述物性决定工序中，将一致的摄像数据所表示的标准混合燃料的物性作为所述试验燃料的物性。
4.如权利要求2或3所述的燃料物性决定方法，其中，对设置多个的所述试管中的一个供应所述试验燃料与所述氧化剂的预混合气体而形成火焰，对其他所述试管供应所述标准混合燃料与所述氧化剂的预混合气体而形成火焰，对多个火焰同时摄像而取得所述摄像数据。
5.如权利要求4所述的燃料物性决定方法，还具备使所述多个试管形成相同的温度分布的温度分布形成工序，所述多个火焰的摄像数据在使所述多个试管的长度方向的温度分布相同的条件下取得。
6.如权利要求1所述的燃料物性决定方法，其中，包括设想冷焰产生的区域和设想热焰产生的区域而进行摄像。
7.如权利要求1所述的燃料物性决定方法，其中，所述物性为辛烷值。
8.如权利要求1所述的燃料物性决定方法，其中，所述物性为十六烷值。
9.如权利要求1所述的燃料物性决定方法，其中，所述试管的所述内部流路被设定为比常温下的消焰距离小的直径。
10.一种决定试验燃料的物性的燃料物性决定装置，所述试验燃料的物性是被试管内部的火焰摄像数据特定的试验燃料的物性，其中包括：
试管，具有内部流路；
温度分布形成装置，对所述试管在长度方向形成温度分布；
供应装置，对所述试管供应所述试验燃料与氧化剂的第一预混合气体；
摄像装置，将对所述试管供应所述第一预混合气体而形成的火焰摄像并取得第一摄像数据；以及
运算处理存储装置，比较通过所述摄像装置而取得的所述第一摄像数据、与将对所述试管供应所述物性已知的标准混合燃料与所述氧化剂的第二预混合气体而形成的火焰摄像从而取得的第二摄像数据，将第一、第二摄像数据一致时的标准混合燃料的已知的物性决定为所述试验燃料的物性，
其中，在所述运算处理存储装置中，在进行所述第一、第二摄像数据的比较时，从所述第一、第二摄像数据分别提取示出至少火焰的形成位置的数据，判断第一、第二摄像数据的一致。
11.如权利要求10所述的燃料物性决定装置，其中，所述摄像装置摄像对所述试管供应所述标准混合燃料与所述氧化剂的所述第二预混合气体而形成的火焰，从而取得所述第二摄像数据。
12.如权利要求11所述的燃料物性决定装置，其中，
所述摄像装置重复取得所述第一以及第二摄像数据，直到所述第一以及第二摄像数据相互一致，
所述运算处理存储装置使所述标准混合燃料的成分变化，将所述第一以及第二摄像数据相互一致时的所述标准混合燃料的物性作为所述试验燃料的物性而决定。
13.如权利要求11或12所述的燃料物性决定装置，其中，
所述试管由第一试管以及第二试管构成，
所述摄像装置将对所述第一试管供应所述第一预混合气体而形成的火焰摄像从而取得第一摄像数据，将对所述第二试管供应所述第二预混合气体而形成的火焰摄像从而取得第二摄像数据。
14.如权利要求13所述的燃料物性决定装置，其中，所述温度分布形成装置以使所述第一以及第二试管的长度方向的温度分布相同的方式配置。
15.如权利要求10所述的燃料物性决定装置，其中，所述摄像装置以包括设想冷焰产生的第一区域和设想热焰产生的第二区域的方式取得摄像数据。
16.如权利要求10所述的燃料物性决定装置，其中，所述物性为辛烷值。
17.如权利要求10所述的燃料物性决定装置，其中，所述物性为十六烷值。
18.如权利要求10所述的燃料物性决定装置，其中，所述试管的所述内部流路被设定为比常温下的消焰距离小的直径。
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| Title |
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| OCTANE-KA HENKA NI TAISURU ONDO BUNPU SEIGYOGATA MICRO FLOW REACTOR NAI WEAK FLAME NO OTO;HORI;《PROCEEDINGS OF THE JAPANESE SYMPOSIUM ON COMBUSTION》;20101231;第48卷;376-377 * |
| ONDO BUNPU SEIGYOGATA MICRO FLOW REACTOR NI OKERU PRF/KUKI YOKONGOKI NO CHAKKA NENSHO TOKUSEI;HORI;《NATIONAL HEAT TRANSFER SYMPOSIUM OF JAPAN KOEN RONBUNSHU(CD-ROM》;20101231;第47卷;ROMBUNNO.B132 * |
| ONDO BUNPU SEIGYOGATA MICRO FLOW REACTOR O MOCHIITA PRF NO JICHAKKA TOKUSEI;NAKAMURA;《PROCEEDINGS OF THE JAPANESE SYMPOSIUM ON COMBUSTION》;20091231;第47卷;234-235 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2685258A4 (en) | 2014-08-20 |
| EP2685258A1 (en) | 2014-01-15 |
| KR20130131431A (ko) | 2013-12-03 |
| CN103502810A (zh) | 2014-01-08 |
| JPWO2012121281A1 (ja) | 2014-07-17 |
| WO2012121281A1 (ja) | 2012-09-13 |
| KR101813634B1 (ko) | 2017-12-29 |
| EP2685258B1 (en) | 2019-05-08 |
| US20130340502A1 (en) | 2013-12-26 |
| US9322818B2 (en) | 2016-04-26 |
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