JP7253451B2 - 燃料硫黄分検知装置及び検知方法 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関、ボイラーなどに使用される液体燃料の硫黄分検知装置及び検知方法に関し、特にはディーゼル機関に使用される液体燃料について硫黄分を検知しようとするものである。

ガソリンや軽油などの液体燃料とされるものに含まれる硫黄分は、主として燃料を製造する過程で除去されており、我国ではガソリンや軽油中の硫黄分規制値が、２００７年以降１０ｐｐｍ（０.００１％）とされていて、この規制値以下になるように脱硫されている。
そして、内燃機関類においては、こうした高度の硫黄分規制値が守られている燃料を使用することを前提にして、排出ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）やＮＯｘ（窒素酸化物）といった大気汚染物質を触媒反応を利用した排出ガス浄化装置によって低減するようにしている。

海外においても排出ガス規制の強化にともない、燃料中の硫黄分に対する規制も厳しくなりつつある。しかしながら、地域によっては燃料の流通経路が不透明であり、規制値を外れた燃料をうっかり給油してしまった場合、上記規制に合う燃料に対して有効に機能するように備えられているＰＭやＮＯｘに対する排出ガス浄化装置が損傷を受け、壊れてしまうことがユーザーや車両メーカーの懸念となっている。

液体燃料中に含有されている硫黄を測定する方法として、国内ではＪＩＳ Ｋ２５４１－１（酸水素炎燃焼式ジメチルスルホナゾIII滴定法）、ＪＩＳ Ｋ２５４１－２（微量電量滴定式酸化法）、ＪＩＳ Ｋ２５４１－３（燃焼管式空気法）、ＪＩＳ Ｋ２５４１－４（放射線式励起法）、ＪＩＳ Ｋ２５４１－５（ボンベ式質量法）、ＪＩＳ Ｋ２５４１－６（紫外蛍光法）、およびＪＩＳ Ｋ２５４１－７（波長分散蛍光Ｘ線法）がＪＩＳ規格で規定されている。海外においてもこれらと同一原理の試験法がＩＳＯやＡＳＴＭで規定されている。
しかしながら、これらの試験法による計測は精度良く硫黄分を測定できる反面、装置が高価かつ測定に時間を要する等、車両に給油等した全ての燃料の硫黄分を迅速に測定するには不向きである。

また、液体燃料中に含有されている硫黄を測定する方法として、燃料を水素ガスで接触的に還元し、硫黄分を硫化水素としてこれを検出、定量することが古くから知られているが、これも装置及び操作が煩雑で、簡易に硫黄量を知ることが難しい。（特許文献１）

特開昭５５－１１０９５３号公報

本発明は、使用に供される液体燃料が含有する硫黄分を簡単、かつ迅速に測定することができ、これによって規格外の液体燃料を使用しないようにするか、排ガス浄化装置をバイパスさせるなどの後処理装置保護の手段を講じることができるようにするものである。

本発明は、燃料タンク内に挿入した燃料吸出具と該燃料吸出具により供給された燃料を燃焼する燃焼室を備えている。該燃焼室には下方に空気導入孔があり、該空気導入孔の上方には触媒入りの火口があり、該火口の周囲に着火用加熱器が設けられている。そして燃焼室の上方には燃焼ガスの水分を吸収する吸湿フィルターがあって、この吸湿フィルターの上方にＳＯ_２センサーを設けている。ＳＯ_２センサーによって燃焼ガス中のＳＯ_２の濃度を検知し、検知した濃度が規定値以上の場合に点灯する警告灯を備えている。上記のＳＯ_２センサー、着火用加熱器、触媒入り火口は、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）に連結され、ＳＯ_２センサーからの信号を得て、上記警告灯の点灯をコントロールするようにして燃料硫黄分検知装置とするものであり、またこれにより検知方法とするものである。

上記燃料吸出具にはパイプ内に吸出芯が挿入されて測定用の液体燃料を吸出するようにしており、上記着火用加熱器はニクロム線等により加熱することが出来るように形成されている。
また、ＥＣＵは、ＳＯ_２センサーによって検知するＳＯ_２濃度の規定値を設定、変更することができるようにされている。

本発明によれば、液体燃料内の硫黄分の含量を簡便かつ迅速に知ることができるので、不用意に硫黄分が多く含まれている液体燃料を使用するようなこともなく、適正な液体燃料であるか否かを判別して排ガス浄化装置を損傷することがない。そして、これによって排ガス浄化装置を円滑に動かして低硫黄化を図り、内燃機関をスムーズに運動させることができる。

本発明の実施例を示す説明図である。

燃料タンク１にはタンク内に入っている液体燃料２を吸出するための燃料吸出具３を設けている。図示の燃料吸出具３は、燃料タンク１内に挿入されたパイプ４の中に燃料吸出用芯５を詰めている。この燃料吸出用芯５には、合成繊維、グラス繊維、天然繊維、不織布その他を使用した燈心状のものを使用することができる。

上記燃料吸出具３の上方には、燃焼室６が位置している。この燃焼室６内には、燃料タンク１から吸出された液体燃料を燃焼させるための火口７を設けている。この火口７には、燃焼反応が円滑に進むように適宜に触媒を保持させるようにすると好ましい。
上記燃焼室６の下方には空気導入孔８を設けており、上記火口７に燃焼用の空気を供給することができるようになっている。

上記した火口７の周囲を着火用加熱器９が取り囲んでおり、燃料吸出具３から供給された液体燃料２を火口７部位で燃焼できるように着火することができるようにしている。この着火用加熱器９は適宜の材料で形成することができるが、図示のものでは電気１０によって昇温できるニクロム線を使用している。
着火用加熱器９による着火操作の制御は、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１２によって行うとよい。

上記火口７において液体燃料が燃焼されると、燃料中に含有されている硫黄分はＳＯ_２に酸化され、燃焼ガスは燃焼室６内を上昇して上方に位置する吸湿フィルター１３によって、燃焼によって生じた水分が吸収される。この吸湿フィルター１３を通過して除湿された燃焼ガスは、その上部に位置するＳＯ_２センサー１４によってＳＯ_２の量を感知し、その感知信号は上記ＥＣＵ１２に送られる。

ＳＯ_２センサー１４から受取った感知信号により、ＳＯ_２の濃度が規定値を越えたことをＥＣＵが認知した場合には警告灯１５を点灯し、規格外の液体燃料であることを告知する。
上記警告灯が点灯しない場合には、液体燃料をそのまま安全に使用することができるし、警告灯が点灯した場合には、燃料としての使用を避けるようにすると良い。
また、警告灯が点灯した場合であっても、この液体燃料を使用しなければならないような場合には、排気ガスが排ガス浄化装置を通らないように予め設けておいたバイパス管を通って排出されるようにすることもできる。

上記ＳＯ_２の濃度の規定値についてはＥＣＵによって変更することができるようになっており、状況に応じて適宜に設定を変えることができる。
また、燃料計および燃料給油口キャップの開閉センサーのどちらか一方又はそれらの双方と連動させ、燃料を補給していることを判断する装置を設けるとよい。新たに燃料が補給、充填されたことを判断したときに上記燃料硫黄分検知装置を自動的に稼働させるようにすると一層便利である。これによって、給油を途中でストップするようにすることもできる。

この燃料硫黄分検知装置は、通常、ディーゼル機関などの内燃機関を備えている各種車両に設置すると便利に使用することができるが、各種車両に設置しない状態においても同様に有効に使用することが出来る。

１ 燃料タンク
３ 燃料吸出具
６ 燃焼室
７ 火口
９ 着火用加熱器
１２ ＥＣＵ
１３ 吸湿フィルター
１４ ＳＯ_２センサー
１５ 警告灯

Claims (6)

1. 燃料タンク内に挿入した燃料吸出具、該燃料吸出具により供給された燃料を燃焼する燃焼室、該燃焼室に設けた空気導入孔、該空気導入孔の上方に位置する触媒入りの火口、該火口の周囲に設けた着火用加熱器、上記燃焼室の上方に形成した燃焼ガスの水分を吸収する吸湿フィルター、該吸湿フィルターの上方に設けたＳＯ_２センサー、ＳＯ_２センサーによって検知した燃焼ガス中のＳＯ_２濃度が規定値以上の場合に点灯する警告灯、並びに着火用加熱器、触媒入り火口、ＳＯ_２センサーに指令を与えて警告灯の点灯をコントロールするＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）を具備する燃料硫黄分検知装置。
2. 上記燃料吸出具はパイプ内に吸出用芯が挿入されている請求項１に記載の燃料硫黄分検知装置。
3. 上記着火用加熱器は加熱用のニクロム線によって形成されている請求項１又は２に記載の燃料硫黄分検知装置。
4. 上記ＥＣＵは、ＳＯ_２センサーによって検知するＳＯ_２濃度の規定値を設定、変更することができる請求項１～３のいずれかに記載の燃料硫黄分検知装置。
5. 燃料タンク内に燃料吸出具を挿入し、燃料吸出具により吸出された燃料を燃焼室に導入し、該燃焼室の下方に空気導入孔を有しその上方に位置する触媒入りの火口に燃料を供給し、該火口の周囲に設けた着火用加熱器によって燃料に点火し、燃焼ガスの水分を燃焼室の上方に形成した吸湿フィルターによって吸収、除去し、更に該吸湿フィルターの上方に設けたＳＯ_２センサーによってＳＯ_２濃度を測定し、燃焼ガス中のＳＯ_２濃度が規定値以上の場合に警告灯を点灯する燃料硫黄分検知方法。
6. 上記火口における燃料の燃焼、着火用加熱器の作動、ＳＯ_２センサーによるＳＯ_２濃度の測定、警告灯の点灯をＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）によってコントロールする請求項５に記載の燃料硫黄分検知方法。

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