JP2017181294A - 着火性判定装置及び着火性判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡素な構成でありながら、燃料の着火性を良好に測定できる着火性判定装置及び着火性判定方法を提供する。【解決手段】予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの着火を促進する着火促進手段Ｈ１、Ｃ１と、加熱手段Ｈ１の加熱による予混合気Ｍの着火の有無を検出する着火検出手段Ｓ１、Ｃ２と、着火促進手段Ｈ１、Ｃ１による着火促進度合と着火検出手段Ｓ１、Ｃ２による着火の有無の検出結果とに基づいて、燃料の着火性を判定する着火性判定部Ｃ４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料と燃焼用空気との予混合気を内部に通流可能であると共に前記燃料の消炎限界より小さい管内径を有する予混合気通流管と、前記予混合気通流管を通流する前記予混合気を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱により前記予混合気通流管の内部の前記予混合気が着火する流量で前記予混合気通流管へ前記予混合気を供給する予混合気供給部とを備えて前記予混合気の着火性を判定する着火性判定装置、及び着火性判定方法に関する。

従来、燃料の着火性を判定する着火性判定装置としては、特許文献１に示されているように、燃料と燃焼用空気との予混合気を内部に通流可能であると共に燃料の消炎限界より小さい管内径を有する予混合気通流管と、当該予混合気通流管を通流する予混合気を加熱する加熱ヒータと、加熱ヒータによる加熱により予混合気通流管の内部の予混合気が着火する流量で予混合気通流管へ予混合気を供給する予混合気供給部と、石英ガラス等から構成される透明の予混合気通流管の外部から内部における予混合気の着火を光学的に撮像する撮像装置とから構成されている。
説明を追加すると、加熱ヒータは、予混合気通流管の内部における予混合気の流れ方向において、上流側から下流側にかけて徐々に温度が高くなる温度勾配を形成する形態で、予混合気通流管を加熱可能に構成されており、撮像装置は、予混合気通流管の内部の予混合気の流れ方向において、予混合気が着火する位置を光学的に画像として撮像可能に構成されている。そして、制御装置が、撮像装置にて撮像された予混合気が着火する位置に基づいて、燃料の着火性を判定するように構成されている。

特開２０１０−１１２８９２号公報

上記特許文献１に開示の技術にあっては、予混合気通流管の内部の予混合気の流れ方向において、上流側から下流側にかけて徐々に昇温する温度勾配を略一定で形成する必要があり、このような温度勾配を形成するための加熱ヒータの制御が比較的難しいという問題があった。
更に、上記特許文献１に開示の技術にあっては、予混合気通流管の内部の予混合気の流れ方向における予混合気の着火位置に基づいて、燃料の着火性を判定するのであるが、予混合気の着火位置に影響与えないように、予混合気供給部による予混合気の供給量（予混合気の流速）を制御する必要がある。しかしながら、予混合気供給部による予混合気の供給量（予混合気の流速）を低下し過ぎると、予混合気通流管の内部における予混合気の着火を適切に撮像できない虞があるため、予混合気供給部による予混合気の供給量（予混合気の流速）を一定以上に維持せざるを得ず、この場合、燃料の着火性を高い分解能で良好に判定できているとは言い難かった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡素な構成でありながら、燃料の着火性を良好に測定できる着火性判定装置及び着火性判定方法を提供することにある。

上記目的を達成するための着火性判定装置は、
燃料と燃焼用空気との予混合気を内部に通流可能であると共に前記燃料の消炎限界より小さい管内径を有する予混合気通流管と、前記予混合気通流管を通流する前記予混合気を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱により前記予混合気通流管の内部の前記予混合気が着火する流量で前記予混合気通流管へ前記予混合気を供給する予混合気供給部とを備えて前記予混合気の着火性を判定する着火性判定装置であって、その特徴構成は、
前記予混合気通流管を通流する前記予混合気の着火を促進する着火促進手段と、
前記加熱手段の加熱による前記予混合気の着火の有無を検出する着火検出手段と、
前記着火促進手段による着火促進度合と前記着火検出手段による着火の有無の検出結果とに基づいて、前記燃料の着火性を判定する着火性判定部とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、着火促進手段が予混合気通流管を通流する予混合気の着火を促進し、着火検出手段が加熱手段の加熱による予混合気の着火の有無を検出する構成において、着火性判定部が、着火促進手段による着火促進度合と着火検出手段による着火の有無の検出結果とに基づいて燃料の着火性を判定するから、着火促進手段による着火促進度合を変更する制御を行いつつ、着火検出手段により着火の有無を検出するという、比較的簡易な構成で、燃料の着火性の判定を行うことができる。
即ち、上記特徴構成によれば、燃料の着火性の判定に際し、従来技術の如く、加熱手段が、予混合気供給管の内部の予混合気の流れ方向において温度勾配を形成する必要がなく、予混合気供給部による予混合気の供給量（予混合気の流速）が、予混合気供給管の内部の予混合気の流れ方向における燃料の着火位置へ与える影響を考慮する必要がなくなる。
このため、加熱手段による予混合気供給管の加熱状態の制御や、予混合気供給部の予混合気の供給量（予混合気の流速）の制御を、従来技術に比べ簡易な制御としても、良好に燃料の着火性を判定することができる。

着火性判定装置の更なる特徴構成は、
前記着火促進手段は、前記加熱手段による前記予混合気の加熱度合を調整する形態で、前記予混合気の着火促進度合を調整する点にある。

上記特徴構成によれば、着火促進手段を、加熱手段による予混合気の加熱度合を調整する形態で予混合気の着火促進度合を調整するように構成するから、従来、設けられる加熱手段を着火促進手段として働からせることで、より一層の構成の簡素化を図ることができる。

着火性判定装置の更なる特徴構成は、
前記予混合気通流管を通流する前記予混合気の流れ方向で、前記加熱手段よりも上流側で前記予混合気を予熱する予熱手段を備え、
前記着火促進手段は、前記予熱手段による前記予混合気の予熱度合を調整する形態で、前記予混合気の着火促進度合を調整する点にある。

上記特徴構成によれば、着火促進手段として、予混合気通流管を通流する予混合気の流れ方向で、加熱手段よりも上流側で予混合気を予熱する予熱手段を備え、着火促進手段が、予熱手段による予混合気の予熱度合を調整する形態で、予混合気の着火促進度合を調整するから、加熱手段には、燃料を着火することを目的とした加熱状態の調整を実行させることができ、予熱手段には、燃料を予熱して着火の促進を目的とした予熱状態の調整を実行させることができる。
つまり、上記特徴構成の如く、着火促進手段として、加熱手段とは別に予熱手段を備えることで、予熱手段の予熱制御を着火促進の目的のみで行うことができるから、着火促進度合をより細やかに制御することができる。

着火性判定装置の更なる特徴構成は、
前記予混合気通流管を通流する前記予混合気の流れ方向で、前記加熱手段よりも上流側で前記予混合気にプラズマを印加するプラズマ印加手段を備え、
前記着火促進手段は、前記プラズマ印加手段による前記予混合気へのプラズマ印加度合を調整する形態で、前記予混合気の着火促進度合を調整する点にある。

上記特徴構成の如く、着火促進手段として、加熱手段とは別にプラズマ印加手段を備える構成を採用しても良く、当該構成によれば、予混合気通流管の内部の予混合気の流れ方向における着火位置の情報でなく、プラズマ印加手段による予混合気へのプラズマ印加度合により着火促進度合の調整をして、当該着火促進度合に基づいて燃料の着火性を判定することができる。

着火性判定装置の更なる特徴構成は、
前記予混合気通流管の前記加熱手段が設けられている部位の近傍での管内圧力を調整する圧力調整手段を備え、
前記着火促進手段は、前記圧力調整手段により前記予混合気通流管の管内圧力を調整する形態で、前記予混合気の着火促進度合を調整する点にある。

上記特徴構成によれば、着火促進手段として、予混合気通流管の管内圧力を調整する圧力調整手段を備え、着火促進手段が、圧力調整手段により予混合気通流管の管内圧力を調整する形態で、予混合気の着火促進度合を調整するから、加熱手段には、燃料を着火することを目的とした加熱状態の調整を実行させることができ、圧力調整手段には、着火の促進を目的とした管内圧力状態の調整を実行させることができる。

着火性判定装置の更なる特徴構成は、
前記着火検出手段は、前記予混合気通流管での前記予混合気の着火により電極間に発生するイオン電流を検出するイオンプローブと、前記予混合気通流管を通流した後の排ガスの性状を検出する排ガスセンサと、前記予混合気通流管での前記予混合気の着火により発生する光を検出する光学式センサとの少なくとも何れか一つ以上を含むものであることが好ましい。

着火性判定装置の更なる特徴構成は、
着火性が既知の燃料を含む前記予混合気の着火性と、当該着火性が既知の燃料を前記予混合気通流管に通流している状態で前記着火検出手段にて着火が検出されるときの前記着火促進度合との関係を、関係性データとして記憶する記憶部を備え、
前記着火性判定部は、前記予混合気通流管に判定対象の燃料を含む前記予混合気を通流している状態において前記着火検出手段にて着火が検出されるときの前記着火促進度合と、前記関係性データとから、燃料の着火性を判定する点にある。

上記特徴構成によれば、着火性が既知の燃料を含む予混合気の着火性と、当該着火性が既知の燃料を予混合気通流管に通流している状態で着火検出手段にて着火が検出されるときの着火促進度合（例えば、着火検出手段にて着火が検出されるときの最低の着火促進度合）との関係である関係性データを、複数の異なる着火性を有する燃料に関して記憶しておくことで、着火性判定部は、予め記憶部に記憶された関係性データに基づいて、良好に燃料の着火性を判定することができる。

上記目的を達成するための着火性判定方法は、
燃料と燃焼用空気との予混合気を内部に通流可能であると共に前記燃料の消炎限界より小さい管内径を有する予混合気通流管と、前記予混合気通流管を通流する前記予混合気を加熱する加熱手段と、前記予混合気通流管にて少なくとも前記加熱手段による加熱により前記予混合気が着火する流量で前記予混合気通流管へ前記予混合気を供給する予混合気供給部とを備えて前記予混合気の着火性を判定する着火性判定装置による着火判定方法であって、その特徴構成は、
前記予混合気通流管を通流する前記予混合気の着火を促進する着火促進工程と、
前記加熱手段の加熱による前記予混合気の着火の有無を検出する着火検出工程と、
前記着火促進工程による着火促進度合と前記着火検出工程による着火の有無の検出結果とに基づいて、前記燃料の着火性を判定する着火性判定工程とを実行する点にある。

上記特徴構成を有する着火性判定方法によれば、上述した着火性判定装置が奏する作用効果と同等の作用効果を発揮することができる。

第１実施形態に係る着火性判定装置の概略構成図 第１実施形態で着火性を判定する際の加熱ヒータ出力とイオン電流との関係を示すグラフ図 第２実施形態に係る着火性判定装置の概略構成図 第２実施形態で着火性を判定する際の予熱ヒータ出力と排ガス中のＯ₂濃度又はＨＣ濃度との関係を示すグラフ図 第３実施形態に係る着火性判定装置の概略構成図 第３実施形態で着火性を判定する際のプラズマ出力と光強度との関係を示すグラフ図 第４実施形態に係る着火性判定装置の概略構成図 第４実施形態で着火性を判定する際の圧力調整弁開度と排ガス中のＣＯ₂濃度又はＨ₂Ｏ濃度との関係を示すグラフ図

実施形態に係る着火性判定装置１００、及び着火性判定方法は、比較的簡素な構成でありながら、燃料の着火性を良好に測定できる着火性判定装置及び着火性判定方法に関する。
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る着火性判定装置１００は、燃料と燃焼用空気との予混合気Ｍを内部に通流可能であると共に燃料の消炎限界より小さい管内径を有する予混合気通流管１０と、当該予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍを加熱するセラミックヒータ等から成る加熱ヒータＨ１（加熱手段の一例）と、加熱ヒータＨ１による加熱により予混合気通流管１０の内部の予混合気Ｍが着火する流量で予混合気通流管１０へ予混合気Ｍを供給する予混合気供給装置１２とを備えて予混合気Ｍの着火性を判定するものである。
更に、当該実施形態に係る着火性判定装置１００は、上述した加熱ヒータＨ１を、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの着火を促進する着火促進手段の一部として機能するように備え、加熱ヒータＨ１の加熱による予混合気Ｍの着火の有無を検出するイオンプローブＳ１を備え、加熱ヒータＨ１による着火促進度合とイオンプローブＳ１による着火の有無の検出結果とに基づいて、燃料の着火性を判定する制御装置Ｃ（着火性判定部Ｃ４の一例）を備えている。

予混合気通流管１０は、例えば、石英ガラスから成る円筒形状の管であり、その管内径は、燃料の燃焼限界より小さく構成されている。ここで、燃料の消炎限界（限界直径）とは、管の内径が消炎限界以上の場合に、管の内部での燃料の燃焼が伝搬し、管の内径が消炎限界より小さい場合に、管の内部での燃料の燃焼が伝搬しない閾値の管内径を意味する。因みに、管内径が消炎限界より小さい場合に、管の内部での燃料の燃焼が伝搬しないのは、燃料の燃焼に伴う熱が管の内壁へ伝熱して逃げてしまうことが主要因であると考えられている。
当該実施形態にあっては、燃料の一例としては天然ガスを想定しており、例えば、天然ガスに含まれるメタンの消炎限界（限界直径）は、３．０ｍｍであり、プロパンの消炎限界（限界直径）は、２．６ｍｍである。因みに、燃料の着火性を高めるガスとしての水素の消炎限界（限界直径）は、０．９ｍｍである。
当該実施形態にあっては、これらの値に鑑みて、天然ガス系の燃料を採用する場合、予混合気通流管１０の管内径を、２ｍｍ以下程度としている。

予混合気供給装置１２は、例えば、測定対象の燃料と燃焼用空気とを所望の当量比（当該実施形態にあっては、Φ＝１．０）となるように混合した予混合気Ｍを予混合気通流管１０へ供給可能に構成されている。換言すると、予混合気供給制御部Ｃ５としての制御装置Ｃは、予混合気供給装置１２を、予混合気通流管１０へ供給する予混合気Ｍの当量比がΦ＝１．０となるように制御する。
更に、予混合気供給制御部Ｃ５としての制御装置Ｃは、予混合気通流管１０の内部を通流する予混合気Ｍの流量が、予混合気Ｍが加熱ヒータＨ１にて加熱されたときに着火可能な流量となるように、予混合気供給装置１２を制御する。

加熱ヒータＨ１は、図１に示すように、予混合気通流管１０の内部を通流する予混合気Ｍの流れ方向で、所定の位置において、予混合気Ｍを加熱可能に構成されており、当該実施形態にあっては、予混合気通流管１０の管形状に沿った円筒形状に構成されている。当該加熱ヒータＨ１は、電源部ＰＳ１から電力が供給される形態で、予混合気Ｍを加熱可能に構成されている。更に、例えば、着火制御部Ｃ１としての制御装置Ｃは、加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１の電圧のデューティ比を制御することで、加熱ヒータＨ１の出力を制御し、予混合気Ｍの加熱度合を調整可能に構成されている。
即ち、着火制御部Ｃ１としての制御装置Ｃと加熱ヒータＨ１とが、予混合気Ｍの着火促進度合を調整する着火促進手段として働く。

当該実施形態にあっては、一対の電極（図示せず）間に所定の電圧を印加した状態で、加熱ヒータＨ１により加熱される領域に一対の電極が臨むように配設されるイオンプローブＳ１を備えている。当該イオンプローブＳ１は、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの流れ方向で、加熱ヒータＨ１の下流側端部近傍に配置されている。
当該イオンプローブＳ１の一対の電極間には、電極間に所定の電圧を印加している状態で、予混合気通流管１０の内部にて予混合気Ｍが着火したときに、イオン電流が通流する。着火検出部Ｃ２としての制御装置Ｃは、イオンプローブＳ１の一対の電極間のイオン電流を検知可能に構成されており、イオン電流を検知したときに、予混合気Ｍの着火を検出したものとする。
即ち、当該第１実施形態にあっては、着火検出部Ｃ２としての制御装置Ｃ及びイオンプローブＳ１が、着火検出手段として機能する。

ここで、当該第１実施形態に係る着火性判定装置１００において、着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１の電圧のデューティ比（加熱ヒータＨ１の出力）は、図２に示すように、高着火性燃料（例えば、プロパン）のほうが、低着火性燃料（例えば、メタン）よりも小さくなる傾向にある。
そこで、制御装置Ｃは、着火性が既知の燃料を含む予混合気Ｍの着火性と、当該着火性が既知の燃料を予混合気通流管１０に通流している場合にイオンプローブＳ１及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの着火促進度合との関係を、第１関係（関係性データの一例）として記憶する記憶部Ｃ３を備える。
当該第１関係は、予め、着火性が既知の複数の燃料に対しその着火性を取得し記憶したものであり、例えば、着火性が既知の燃料を予混合気通流管１０に通流している場合に、イオンプローブＳ１及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１の電圧の最低のデューティ比（加熱ヒータＨ１の出力に対応する値：最低の着火促進度合）を、その燃料の着火性と紐付けた状態で記憶した関係である。
ここで、『加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１の電圧の最低のデューティ比（最低の着火促進度合）』は、例えば、加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１の電圧のデューティ比を零から徐々に増加させた場合に、イオンプローブＳ１及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出され始めたときのデューティ比、換言すれば、イオンプローブＳ１にて検出されるイオン電流が、着火判定閾値（例えば、図２で、「０」と基準値としての「１」との間で設定される閾値）を超えたときのデューティ比を意味するものとする。

着火性判定部Ｃ４としての制御装置Ｃは、予混合気通流管１０に測定対象の燃料を含む予混合気Ｍを通流している場合において、イオンプローブＳ１及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１の電圧の最低のデューティ比（最低の着火促進度合）と、第１関係とから、燃料の着火性を判定する。
例えば、予混合気供給制御部Ｃ５が、予混合気供給装置１２により予混合気Ｍを予混合気通流管１０へ供給している状態で、着火制御部Ｃ１が、加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１の電圧のデューティ比を零から徐々に増加させ（着火促進工程の一例）、着火検出部Ｃ２が、イオンプローブＳ１の一対の電極間を流れるイオン電流を検出し（着火検出工程の一例）、着火性判定部Ｃ４が、イオンプローブＳ１にて検出されるイオン電流が着火判定閾値を超えた時の加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１の電圧のデューティ比（加熱ヒータＨ１の出力に対応する値）に対応する着火性を記憶部Ｃ３に記憶される第１関係から抽出する形態で着火性を判定する（着火性判定工程の一例）ことで、燃料の着火性を良好に判定することになる。

〔第２実施形態〕
当該第２実施形態に係る着火性判定装置１００にあっては、第１実施形態に比して、着火促進手段に係る構成及び着火検出手段に係る構成が主に異なる。
そこで以下では、上記第１実施形態と異なる構成について重点的に説明し、第１実施形態と同一の構成については、上記第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を割愛する。
当該第２実施形態に係る着火性判定装置１００にあっては、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの着火を促進する着火促進手段として、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの流れ方向で、加熱ヒータＨ１よりも上流側で予混合気Ｍを予熱するセラミックヒータ等から構成される予熱ヒータＨ２（予熱手段の一例）を備える。当該第２実施形態にあっては、予熱ヒータＨ２は、予混合気通流管１０の管形状に沿った円筒形状に構成されており、電源部ＰＳ２から電力が供給される形態で、予混合気Ｍを予熱可能に構成されている。

着火制御部Ｃ１としての制御装置Ｃは、加熱ヒータＨ１には電源部ＰＳ１から所定の電圧（例えば、デューティ比を固定として、所定のヒータ出力を出力する電圧）を印加すると共に、予熱ヒータＨ２の電源部ＰＳ２の電圧のデューティ比を制御することで、予熱ヒータＨ２の出力を制御し、予混合気Ｍの加熱度合を調整可能に構成されている。
即ち、当該第２実施形態にあっては、着火制御部Ｃ１としての制御装置Ｃと、予熱ヒータＨ２が、予混合気Ｍの着火促進度合を調整する着火促進手段として働く。

当該第２実施形態にあっては、予混合気通流管１０を通流した後の排ガス（未燃の予混合気Ｍを含む概念）の性状を検出する排ガスセンサとして、Ｏ₂センサ又はＨＣセンサの少なくとも何れか一方を備えている。以下では、Ｏ₂センサを備える場合を例にとって説明する。
予混合気通流管１０の内部にて予混合気Ｍが着火する場合、図４に示すように、排ガスのＯ₂の濃度は低下し、当該濃度の低下に伴って、Ｏ₂センサの出力値が低下する。着火検出部Ｃ２としての制御装置Ｃは、Ｏ₂センサの出力値が、着火判定閾値（例えば、図４で、「０」と基準値としての「１」との間で設定される閾値）未満となったときに、予混合気Ｍの着火を検出したものとする。
即ち、着火検出部Ｃ２としての制御装置Ｃ及びＯ₂センサが、着火検出手段として機能する。

制御装置Ｃは、着火性が既知の燃料を含む予混合気Ｍの着火性と、当該着火性が既知の燃料を予混合気通流管１０に通流している場合にＯ₂センサＳ２及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの着火促進度合との関係を、第２関係（関係性データの一例）として記憶する記憶部Ｃ３を備える。
当該第２関係は、予め、着火性が既知の複数の燃料に対しその着火性を取得し記憶したものであり、例えば、着火性が既知の燃料を予混合気通流管１０に通流している場合に、Ｏ₂センサＳ２及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの予熱ヒータＨ２の電源部ＰＳ２の電圧の最低のデューティ比（予熱ヒータＨ２の出力に対応する値：最低の着火促進度合）を、その燃料の着火性と紐付けた状態で記憶した関係である。
ここで、『予熱ヒータＨ２の電源部ＰＳ２の電圧の最低のデューティ比（最低の着火促進度合）』は、例えば、加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１に一定の電圧を印加している状態で、予熱ヒータＨ２の電源部ＰＳ２の電圧のデューティ比を零から徐々に増加させた場合に、Ｏ₂センサＳ２及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出され始めたときのデューティ比、換言すれば、Ｏ₂センサＳ２の出力値が、着火判定閾値未満となったときのデューティ比を意味するものとする。

〔第３実施形態〕
第３実施形態に係る着火性判定装置１００にあっては、第１実施形態に比して、着火促進手段に係る構成及び着火検出手段に係る構成が主に異なる。
そこで以下では、上記第１実施形態と異なる構成について重点的に説明し、第１実施形態と同一の構成については、上記第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を割愛する。
当該第３実施形態に係る着火性判定装置１００にあっては、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの着火を促進する着火促進手段として、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの流れ方向で、加熱ヒータＨ１よりも上流側で予混合気Ｍにプラズマを印加するプラズマ印加部を備える。
プラズマ印加部は、例えば、誘電体バリア放電方式で、予混合気Ｍにプラズマを印加するものであり、図５に示すように、一対の金属電極ＰＥ１、ＰＥ２と、当該一対の金属電極ＰＥ１とＰＥ２が対向する領域において、一方の金属電極ＰＥ１の電極面に沿って配設される第１誘電体Ｄ１と、他方の金属電極ＰＥ２の電極面に沿って配設される第２誘電体Ｄ２と、一対の金属電極ＰＥ１、ＰＥ２に高周波電圧を印加する高周波電源部ＰＳ３とを備えて構成されている。

着火制御部Ｃ１としての制御装置Ｃは、加熱ヒータＨ１には電源部ＰＳ１から所定の電圧（例えば、デューティ比を固定として、所定のヒータ出力を出力する電圧）を印加すると共に、プラズマ印加部の高周波電源部ＰＳ３の電圧のデューティ比を制御することで、プラズマ印加部にて予混合気Ｍに印加されるプラズマの強度を制御し、予混合気Ｍの着火促進度合を調整可能に構成されている。
即ち、当該第３実施形態にあっては、着火制御部Ｃ１としての制御装置Ｃと、プラズマ印加部が、予混合気Ｍの着火促進度合を調整する着火促進手段として働く。

当該第３実施形態にあっては、予混合気通流管１０を石英ガラス等の透明の部材から構成すると共に、加熱ヒータＨの一部に筒内部から筒外部へ光が通過可能な貫通孔を形成し、予混合気Ｍの着火による光を貫通孔を通過させる形態で、予混合気通流管１０及び加熱ヒータＨの外部から検知可能なＣＭＯＳセンサ等の光学式センサＳ３を備えている。
因みに、当該第３実施形態に係る着火性判定装置１００にあっては、予混合気Ｍの着火性を判定するためには、予混合気Ｍの着火の有無を検出すれば足るため、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの流れ方向で、予混合気Ｍの着火位置を特定する必要がない。このため、光学式センサＳ３は、例えば、予混合気通流管１０の管軸方向の端部から、予混合気通流管１０の内部にＣＭＯＳセンサのセンサ面を臨ませる状態で、配置しても構わない。
予混合気通流管１０の内部にて予混合気Ｍが着火する場合、図６に示すように、当該着火に由来する光の光強度が増加し、当該光強度の増加に伴って、光学式センサＳ３の出力値が増加する。着火検出部Ｃ２としての制御装置Ｃは、光学式センサＳ３が予混合気Ｍの着火由来の光を検知したときの出力値が、着火判定閾値（例えば、図６で「０」と基準値としての「１」との間で設定される閾値）を超えたときに、予混合気Ｍの予混合気Ｍの着火を検出したものとする。
即ち、当該第３実施形態にあっては、着火検出部Ｃ２としての制御装置Ｃ及び光学式センサＳ３が、着火検出手段として機能する。

制御装置Ｃは、着火性が既知の燃料を含む予混合気Ｍの着火性と、当該着火性が既知の燃料を予混合気通流管１０に通流している場合に、光学式センサＳ３及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの最低の着火促進度合との関係を、第３関係（関係性データの一例）として記憶する記憶部Ｃ３を備える。
当該第３関係は、予め、着火性が既知の複数の燃料に対しその着火性を取得し記憶したものであり、例えば、着火性が既知の燃料を予混合気通流管１０に通流している場合に、光学式センサＳ３及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときのプラズマ印加部の高周波電源部ＰＳ３の電圧の最低のデューティ比（プラズマ印加部のプラズマ出力に対応する値：最低の着火促進度合）を、その燃料の着火性と紐付けた状態で記憶した関係である。
ここで、『プラズマ印加部の高周波電源部ＰＳ３の電圧の最低のデューティ比（最低の着火促進度合）』は、例えば、加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１に一定の電圧を印加している状態で、プラズマ印加部の高周波電源部ＰＳ３の電圧のデューティ比を零から徐々に増加させた場合に、光学式センサＳ３及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出され始めたときのデューティ比、換言すれば、光学式センサＳ３の出力値が、着火判定閾値を超えたときのデューティ比を意味するものとする。

着火性判定部Ｃ４としての制御装置Ｃは、予混合気通流管１０に測定対象の燃料を含む予混合気Ｍを通流している場合に、加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１に一定の電圧を印加している状態で、光学式センサＳ３及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときのプラズマ印加部の高周波電源部ＰＳ３の電圧の最低のデューティ比（最低の着火促進度合）と、第３関係とから、燃料の着火性を判定する。

〔第４実施形態〕
当該第４実施形態に係る着火性判定装置１００にあっては、第１実施形態に比して、着火促進手段に係る構成及び着火検出手段に係る構成が主に異なる。
そこで以下では、上記第１実施形態と異なる構成について重点的に説明し、第１実施形態と同一の構成については、上記第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を割愛する。
当該第４実施形態に係る着火性判定装置１００にあっては、図７に示すように、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの着火を促進する着火促進手段として、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの流れ方向で、加熱ヒータＨ１よりも下流側に、予混合気通流管１０の加熱ヒータＨ１が設けられている部位での管内圧力を調整する圧力調整弁Ｖ（圧力調整手段の一例）を更に備える。当該第４実施形態にあっては、圧力調整弁Ｖは、その弁開度を制御する形態で、予混合気通流管１０の内部における加熱ヒータＨ１での予混合気Ｍの圧力を調整可能に構成されている。

着火制御部Ｃ１としての制御装置Ｃは、加熱ヒータＨ１には電源部ＰＳ１から所定の電圧（例えば、デューティ比を固定として、所定のヒータ出力を出力する電圧）を印加すると共に、圧力調整弁Ｖの弁開度を制御し、予混合気通流管１０の内部における加熱ヒータＨ１での予混合気Ｍの圧力調整する形態で、予混合気Ｍの着火促進度合を調整可能に構成されている。
即ち、当該第４実施形態にあっては、着火制御部Ｃ１としての制御装置Ｃと、圧力調整弁Ｖが、予混合気Ｍの着火促進度合を調整する着火促進手段として働く。

当該第４実施形態にあっては、予混合気通流管１０を通流した後の排ガス（未燃の予混合気Ｍを含む概念）の性状を検出する排ガスセンサとして、ＣＯ₂センサ又はＨ₂Ｏセンサの少なくとも何れか一方を備えている。以下では、ＣＯ₂センサを備える場合を例にとって説明する。
図８に示すように、圧力調整弁Ｖの弁開度が１００％である場合のＣＯ₂センサの濃度は零であり、圧力調整弁Ｖの弁開度を１００％から徐々に小さくし、特定の弁開度（図８で、５０％程度から７５％程度の弁開度）で予混合気Ｍが着火すると、ＣＯ₂濃度が上昇する。
着火検出部Ｃ２としての制御装置Ｃは、圧力調整弁Ｖの開度を１００％から徐々に小さくする場合、ＣＯ₂センサの出力値が、着火判定閾値（例えば、図８で、「０」と基準値としての「１」との間で設定される閾値）を超えたときに、予混合気Ｍの着火を検出したものとする。
即ち、着火検出部Ｃ２としての制御装置Ｃ及びＣＯ₂センサが、着火検出手段として機能する。

制御装置Ｃは、着火性が既知の燃料を含む予混合気Ｍの着火性と、当該着火性が既知の燃料を予混合気通流管１０に通流している場合にＣＯ₂センサＳ２及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの着火促進度合との関係を、第２関係（関係性データの一例）として記憶する記憶部Ｃ３を備える。
当該第２関係は、予め、着火性が既知の複数の燃料に対しその着火性を取得し記憶したものであり、例えば、着火性が既知の燃料を予混合気通流管１０に通流している場合に、ＣＯ₂センサＳ２及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出されるときの圧力調整弁Ｖの最高の開度（最低の着火促進度合）を、その燃料の着火性と紐付けた状態で記憶した関係である。
ここで、『圧力調整弁Ｖの最高の弁開度（最低の着火促進度合）』は、例えば、加熱ヒータＨ１の電源部ＰＳ１に一定の電圧を印加している状態で、圧力調整弁Ｖの弁開度を１００％から徐々に低下させた場合に、ＣＯ₂センサＳ２及び着火検出部Ｃ２にて着火が検出され始めたときの弁開度、換言すれば、ＣＯ₂センサＳ２の出力値が着火判定閾値を超えたときの弁開度を意味するものとする。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態において、燃料の一例として、天然ガスを想定したが、これに限定されることはなく、他の燃料の着火性をも良好に測定することができる。

（２）上記実施形態にあっては、予混合気供給装置１２が、予混合気Ｍの当量比を１．０として、予混合気通流管１０へ供給する例を示した。
しかしながら、予混合気Ｍの当量比はこれに限らず、予混合気Ｍが予混合気通流管１０の内部にて適切に着火する当量比であれば、適宜その値を調整することができる。

（３）上記第２実施形態にあっては、着火検出手段としての排ガスセンサとして、Ｏ₂センサとＨＣセンサとの少なくとも何れか一方を備える構成例を示し、上記第４実施形態にあっては、着火検出手段としての排ガスセンサとして、ＣＯ₂センサとＨ₂Ｏセンサとの少なくとも何れか一方を備える構成例を示した。
しかしながら、排ガスセンサとして、それらを少なくとも１つ以上備える構成を採用しても構わない。

（４）上記第１、第２、第３、第４実施形態において、着火検出手段として異なる構成のものを備えている例を示した。しかしながら、上記第１、第２、第３、第４実施形態では、第１、第２、第３、第４実施形態で採用されている着火検出手段の何れを採用しても、良好に本願の目的を達成することができる。
また、判定精度を向上する観点から、第１、第２、第３、第４実施形態で示した着火検出手段を、複数備える構成を採用しても構わない。

（５）上記実施形態において、加熱手段としては、加熱ヒータを例にとって説明したが、例えば、予混合気通流管１０を外部から炙って加熱するバーナにて構成しても構わない。また、予熱手段としても、同じく予混合気通流管１０を外部から炙って加熱するバーナにて構成しても構わない。
当該構成を採用する場合、加熱手段及び予熱手段としてのバーナによる加熱度合、着火促進度合は、バーナと予混合気通流管１０との距離の制御、及びバーナの出力制御により、調整することができる。

（６）予混合気通流管１０は、例えば、第１、２、４実施形態の如く、排ガスに含まれるガスの濃度に基づいて着火の検出を行う場合や、イオンプローブにて着火の検出を行う場合、予混合気通流管１０をＳＵＳ等の金属やセラミックから構成しても構わない。

（７）上記第４実施形態にあっては、圧力調整手段としての圧力調整弁Ｖは、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの流れ方向で、加熱ヒータＨ１より下流側に設ける構成例を示した。
しかしながら、圧力調整手段としての圧力調整弁Ｖを、予混合気通流管１０を通流する予混合気Ｍの流れ方向で、加熱ヒータＨ１より上流側に設ける構成を採用しても構わない。

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明の着火性判定装置及び着火性判定方法は、比較的簡素な構成でありながら、燃料の着火性を良好に測定できる着火性判定装置及び着火性判定方法として、有効に利用可能である。

１０ ：予混合気通流管
１２ ：予混合気供給装置
１００ ：着火性判定装置
Ｃ ：制御装置
Ｃ１ ：着火制御部
Ｃ２ ：着火検出部
Ｃ３ ：記憶部
Ｃ４ ：着火性判定部
Ｈ１ ：加熱ヒータ
Ｈ２ ：予熱ヒータ
Ｍ ：予混合気
Ｓ１ ：イオンプローブ
Ｓ２ ：Ｏ₂センサ（ＣＯ₂センサ）
Ｓ３ ：光学式センサ
Ｖ ：圧力調整弁

Claims (8)

1. 燃料と燃焼用空気との予混合気を内部に通流可能であると共に前記燃料の消炎限界より小さい管内径を有する予混合気通流管と、前記予混合気通流管を通流する前記予混合気を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱により前記予混合気通流管の内部の前記予混合気が着火する流量で前記予混合気通流管へ前記予混合気を供給する予混合気供給部とを備えて前記予混合気の着火性を判定する着火性判定装置であって、
   前記予混合気通流管を通流する前記予混合気の着火を促進する着火促進手段と、
   前記加熱手段の加熱による前記予混合気の着火の有無を検出する着火検出手段と、
   前記着火促進手段による着火促進度合と前記着火検出手段による着火の有無の検出結果とに基づいて、前記燃料の着火性を判定する着火性判定部とを備える着火性判定装置。
2. 前記着火促進手段は、前記加熱手段による前記予混合気の加熱度合を調整する形態で、前記予混合気の着火促進度合を調整する請求項１に記載の着火性判定装置。
3. 前記予混合気通流管を通流する前記予混合気の流れ方向で、前記加熱手段よりも上流側で前記予混合気を予熱する予熱手段を備え、
   前記着火促進手段は、前記予熱手段による前記予混合気の予熱度合を調整する形態で、前記予混合気の着火促進度合を調整する請求項１に記載の着火性判定装置。
4. 前記予混合気通流管を通流する前記予混合気の流れ方向で、前記加熱手段よりも上流側で前記予混合気にプラズマを印加するプラズマ印加手段を備え、
   前記着火促進手段は、前記プラズマ印加手段による前記予混合気へのプラズマ印加度合を調整する形態で、前記予混合気の着火促進度合を調整する請求項１に記載の着火性判定装置。
5. 前記予混合気通流管の前記加熱手段が設けられている部位の近傍での管内圧力を調整する圧力調整手段を備え、
   前記着火促進手段は、前記圧力調整手段により前記予混合気通流管の管内圧力を調整する形態で、前記予混合気の着火促進度合を調整する請求項１に記載の着火性判定装置。
6. 前記着火検出手段は、前記予混合気通流管での前記予混合気の着火により電極間に発生するイオン電流を検出するイオンプローブと、前記予混合気通流管を通流した後の排ガスの性状を検出する排ガスセンサと、前記予混合気通流管での前記予混合気の着火により発生する光を検出する光学式センサとの少なくとも何れか一つ以上を含むものである請求項１〜５の何れか一項に記載の着火性判定装置。
7. 着火性が既知の燃料を含む前記予混合気の着火性と、当該着火性が既知の燃料を前記予混合気通流管に通流している状態で前記着火検出手段にて着火が検出されるときの前記着火促進度合との関係を、関係性データとして記憶する記憶部を備え、
   前記着火性判定部は、前記予混合気通流管に判定対象の燃料を含む前記予混合気を通流している状態において前記着火検出手段にて着火が検出されるときの前記着火促進度合と、前記関係性データとから、燃料の着火性を判定する請求項１〜６の何れか一項に記載の着火性判定装置。
8. 燃料と燃焼用空気との予混合気を内部に通流可能であると共に前記燃料の消炎限界より小さい管内径を有する予混合気通流管と、前記予混合気通流管を通流する前記予混合気を加熱する加熱手段と、前記予混合気通流管にて少なくとも前記加熱手段による加熱により前記予混合気が着火する流量で前記予混合気通流管へ前記予混合気を供給する予混合気供給部とを備えて前記予混合気の着火性を判定する着火性判定装置による着火判定方法であって、
   前記予混合気通流管を通流する前記予混合気の着火を促進する着火促進工程と、
   前記加熱手段の加熱による前記予混合気の着火の有無を検出する着火検出工程と、
   前記着火促進工程による着火促進度合と前記着火検出工程による着火の有無の検出結果とに基づいて、前記燃料の着火性を判定する着火性判定工程とを実行する着火性判定方法。

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