WO2023068267A1 - 燃料性状判定装置及び車両 - Google Patents

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liquefied natural
methane number
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真一郎 金子
操 田中
康二 後藤
武相 瀧川
良太 足立
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いすゞ自動車株式会社
株式会社ニッキ
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present disclosure relates to a fuel property determination device and a vehicle.
  • LNG fuel liquefied natural gas
  • Patent Document 1 liquefied natural gas
  • LNG fuel is mainly composed of methane and contains other components such as ethane, propane and butane.
  • methane which has the lowest boiling point, vaporizes first.
  • property change the property of the LNG fuel stored in the tank changes (hereinafter referred to as property change), and knocking easily occurs in the engine.
  • An object of one aspect of the present disclosure is to provide a fuel property determination device and a vehicle that allow a user to recognize changes in properties of LNG fuel at more appropriate timing.
  • a fuel property determination device is a fuel property determination device that determines a component of liquefied natural gas stored in a tank as fuel for an engine, and when the engine is running, a first estimating the methane number of the liquefied natural gas by an estimation method, and estimating the methane number of the liquefied natural gas by a second estimation method different from the first estimation method when the engine is restarted from a stopped state; and, if the methane number of the liquefied natural gas estimated by the first estimation method or the second estimation method is less than a threshold value, the notification device is configured to notify that the liquefied natural gas has changed in properties. and a control unit for controlling.
  • a vehicle according to one aspect of the present disclosure has a fuel property determination device according to one aspect of the present disclosure.
  • the user can recognize the property change of the LNG fuel at a more appropriate timing.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a fuel property determination device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an image of calculation of correction terms.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of each of an index value and a correction index value indicating an ignition retard control amount in a cylinder.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of the first estimation method.
  • FIG. 5 is a flow chart showing an example of the operation of the fuel property determination device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a fuel property determination device 100. As shown in FIG. 1
  • the fuel property determination device 100 shown in FIG. 1 is mounted, for example, on a vehicle (not shown) having an engine (not shown) driven by LNG fuel.
  • this LNG fuel contains multiple components with different boiling points (e.g., methane, ethane, propane, butane, etc.), and changes in properties (e.g., changes in the ratio of multiple components. Component changes, or It is a fuel that can be said to be heavy).
  • the vehicle is equipped with, for example, an LNG fuel supply system (not shown) that supplies LNG fuel to the engine.
  • the LNG fuel supply system includes, for example, an LNG tank that stores LNG fuel, an LNG fuel supply line, a vaporizer that vaporizes the LNG fuel, a shutoff valve that opens and closes the LNG fuel supply line, a vaporization an LNG regulator for reducing the pressure of the LNG fuel vaporized in the vessel.
  • the LNG fuel supply path connects the LNG tank to the LNG regulator via a shutoff valve and connects the LNG regulator to the engine.
  • the engine is a spark ignition internal combustion engine that burns vaporized LNG fuel by ignition. The engine has multiple cylinders.
  • the vehicle may be equipped with a CNG fuel supply system (not shown) that supplies compressed natural gas (CNG) to the engine.
  • the CNG fuel supply system includes, for example, a CNG tank that stores CNG fuel, a CNG fuel supply path, a shutoff valve that opens and closes the CNG fuel supply path, a CNG regulator that reduces the pressure of the CNG fuel, have A CNG fuel supply line connects the CNG tank to the engine via a shutoff valve and a regulator for CNG.
  • the timing device 10, the remaining amount sensor 20, and the notification device 60 shown in FIG. 1 The timing device 10, the remaining amount sensor 20, and the notification device 60 shown in FIG.
  • the clock device 10 measures time (including, for example, year, month, day, hour, and minute).
  • a measurement result of the timing device 10 (hereinafter referred to as date/time information) is output from the timing device 10 to the fuel property determination device 100 .
  • the timing device 10 is separated from the fuel property determination device 100 as an example, but the fuel property determination device 100 may have the function of the timing device 10 .
  • the remaining amount sensor 20 detects the remaining amount of LNG fuel stored in the LNG tank.
  • a detection result of the remaining amount sensor 20 (hereinafter referred to as remaining amount information) is output from the remaining amount sensor 20 to the fuel property determination device 100 .
  • the remaining amount may be the amount of LNG fuel stored, or may be the ratio of the amount of storage to the capacity of the entire LNG tank.
  • the knock sensor 30 detects engine knocking.
  • the knock sensor 30 has, for example, a piezoelectric element that detects vibrations of an engine block (not shown).
  • a detection result of knock sensor 30 (hereinafter referred to as knocking information) is output from knock sensor 30 to fuel property determination device 100 .
  • the crank angle sensor 40 detects the engine speed.
  • a detection result of the crank angle sensor 40 (hereinafter referred to as rotational speed information) is output from the crank angle sensor 40 to the fuel property determination device 100 .
  • the torque sensor 50 detects the engine load, for example, based on the degree of rotation fluctuation of the crankshaft (not shown). Note that the engine load may be detected based on the accelerator pedal opening or the throttle opening. A detection result of the torque sensor 50 (hereinafter referred to as load information) is output from the torque sensor 50 to the fuel property determination device 100 .
  • the notification device 60 notifies (hereinafter referred to as a warning notification) that the properties of the LNG fuel have changed.
  • the notification device 60 is, for example, a display lamp provided in a vehicle interior at a position that is easily visible to a vehicle occupant (an example of a user). In that case, blinking of the indicator lamp means that the LNG fuel has changed properties.
  • the fuel property determination device 100 determines whether or not the property of the LNG fuel stored in the LNG tank has changed, and if the property of the LNG fuel has changed, the device that controls the notification device 60 to issue a warning notification. is.
  • the fuel property determination device 100 includes hardware such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) storing a computer program, a working memory RAM (Random Access Memory), It has an input port, an output port, and so on.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • Each function of the fuel property determination device 100 described below is realized by the CPU executing a computer program read from the ROM in the RAM.
  • the fuel property determination device 100 may be realized by an ECU (Electronic Control Unit), for example.
  • the fuel property determination device 100 has an estimating section 110 and a control section 120 .
  • the estimation unit 110 estimates the methane number of the LNG fuel (hereinafter simply referred to as methane number) using the first estimation method.
  • estimation unit 110 calculates an ignition retard control amount for avoiding engine knocking, and indicates the ignition retard control amount.
  • the methane number of the LNG fuel is estimated based on the index value.
  • the estimation unit 110 estimates the methane number of the LNG fuel using a second estimation method different from the first estimation method when the engine is restarted from a stopped state.
  • the estimation unit 110 determines the remaining amount of LNG fuel in the LNG tank when the engine is stopped, and the engine stop time (engine The methane number of the LNG fuel is estimated based on the elapsed time from the stop to the restart).
  • the control unit 120 determines whether or not the methane number of the LNG fuel estimated by the first estimation method or the second estimation method (hereinafter referred to as estimated methane number) is less than a predetermined threshold.
  • control unit 120 controls the notification device 60 to issue a warning notification.
  • the control unit 120 controls the indicator lamp so that it blinks at predetermined time intervals.
  • the indicator lamp flashes, and the user (for example, a vehicle occupant) can easily recognize that the LNG fuel has changed in properties (which can be said to be heavier).
  • control unit 120 does not control the notification device 60 when the estimated methane number is not less than the threshold.
  • estimation unit 110 calculates the ignition retard control amount for each of the plurality of cylinders based on the knocking information acquired from knock sensor 30 .
  • the ignition retard control amount refers to an advance value ⁇ (°) with respect to the ignition timing.
  • Estimating unit 110 corrects the ignition timing of the spark plug for each cylinder based on the advance value (ignition retard control amount).
  • the estimation unit 110 does not correct the ignition timing when the advance value ⁇ is zero.
  • the estimating unit 110 corrects the ignition timing so as to retard it by ⁇ 1 from the predetermined ignition timing (ignition timing without correction) ( ⁇ 1 lag).
  • the advance value ⁇ is - ⁇ 2
  • estimating section 110 corrects the ignition timing so that it is retarded by ⁇ 2 from the predetermined ignition timing (retards by ⁇ 2 ).
  • the advance value (ignition retard control amount) ⁇ 1 is said to be lower than the advance value 0.
  • the lead angle value - ⁇ 2 is said to be lower than the lead angle value - ⁇ 1 .
  • the estimation unit 110 calculates the average value of the ignition retard control amounts in each of the two or more cylinders that are lower than the other cylinders among the obtained ignition retard control amounts in each of the plurality of cylinders.
  • estimating unit 110 calculates the advance angle value ( ⁇ n ⁇ (k ⁇ 1) , . . . , ⁇ n ⁇ 1 , ⁇ n ) is divided by k to calculate the average value.
  • index value the average value of advance values in each of the k cylinders.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an image of calculation of correction terms.
  • the estimating unit 110 uses the engine rotation speed indicated by the rotation speed information obtained from the crank angle sensor 40 and the engine load indicated by the load information obtained from the torque sensor 50 for correction.
  • a correction term for the index value (average value) is calculated with reference to the map.
  • the correction map is stored in the storage unit (for example, a ROM (not shown)) of the fuel property determination device 100.
  • the correction map is a map showing the relationship between the engine speed and engine load and the correction amount, and can be obtained through experiments and simulations.
  • the correction term is a parameter for correcting the index value (average value) at the time of acquisition of the operating state (engine speed, engine load) to the index value of the reference operating state (engine speed: 1000 rpm, engine load: 100 Nm). is.
  • the estimation unit 110 calculates a corrected index value by multiplying the index value (average value) by the correction term.
  • FIG. 3 shows an example of each of the index value (average value) and the correction index value indicating the ignition retard control amount in the cylinder.
  • the estimation unit 110 estimates the methane number by referring to a predetermined conversion table based on the calculated correction index value.
  • the conversion table refers to a table showing the relationship between the correction index value and the methane number.
  • FIG. 4 The flow of the first estimation method described above is summarized in Fig. 4.
  • the flow of FIG. 4 is started, for example, after the engine is started, and executed at predetermined time intervals while the engine is running.
  • the estimation unit 110 calculates an ignition retard control amount (advance value) based on the knocking information (step S1).
  • the estimating unit 110 calculates the average value of the acquired advance-angle values (ignition retard control amounts) of the two or more cylinders that are lower than the other cylinders. By doing so, the index value is calculated (step S2).
  • estimating section 110 calculates a correction term for the index value with reference to the correction map based on the rotation speed information and the load information, and multiplies the index value by the calculated correction term to obtain the corrected index value. is calculated (step S3).
  • the estimation unit 110 estimates the methane number by referring to a predetermined conversion table based on the calculated correction index value (step S4).
  • the methane number estimated in this way is compared with the threshold value by the control unit 120 .
  • the estimation unit 110 Before executing the second estimation method, the estimation unit 110 performs preparatory processing. Specifically, when the engine in the running state is stopped, the estimating unit 110 acquires and stores the date and time information at the time when the engine was stopped, the remaining amount information, and the estimated methane number.
  • the estimated methane number stored here is the latest methane number estimated by the first estimation method described above. This estimated methane number is equal to or less than the initial value (the methane number when the LNG tank is filled with LNG fuel).
  • the estimating unit 110 acquires date and time information at the time of engine restart. Then, the estimation unit 110 executes the second estimation method as follows.
  • the estimating unit 110 calculates the time from when the engine is stopped until it is restarted (in other words, the time during which the engine is stopped) based on the date and time information when the engine was stopped and the date and time information when the engine was restarted. hereinafter referred to as engine stop time) is calculated.
  • the estimation unit 110 determines a subtraction value by referring to a subtraction map (not shown) based on the calculated engine stop time and the remaining amount indicated in the remaining amount information when the engine is stopped.
  • the subtraction map is stored in the storage unit (for example, a ROM (not shown)) of the fuel property determination device 100.
  • the subtraction map is a map showing the relationship between the engine stop time and the remaining amount and the subtraction value (for example, a table in which the subtraction value is defined corresponding to the value indicating the engine stop time and the value indicating the remaining amount). can be obtained through experiments and simulations.
  • This subtraction map is defined such that the longer the engine stop time and the smaller the remaining amount, the larger the subtraction value.
  • the estimation unit 110 estimates the methane number by subtracting the determined subtraction value from the estimated methane number stored when the engine was stopped (estimated methane number obtained by the first estimation method).
  • the methane number estimated in this way is compared with the threshold value by the control unit 120 .
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the fuel property determination device 100.
  • the flow of FIG. 5 is initiated, for example, when the engine is started for the first time after the LNG tank is filled with LNG fuel.
  • the estimating unit 110 determines whether or not the engine has started and whether or not the engine has stopped based on a predetermined operation (for example, turning on/off an engine start switch) by the vehicle occupant. shall be determined (detected).
  • a predetermined operation for example, turning on/off an engine start switch
  • the estimation unit 110 determines whether or not the started engine has stopped (step S11).
  • step S11 If the engine has stopped (step S11: YES), the flow proceeds to step S15, which will be described later.
  • step S11 NO
  • the estimation unit 110 estimates the methane number by the first estimation method described above (step S12).
  • control unit 120 determines whether or not the estimated methane number is less than the threshold (step S13).
  • step S13 NO
  • the flow returns to step S11.
  • step S13 When the estimated methane number is less than the threshold (step S13: YES), the control unit 120 controls the notification device 60 to issue a warning notification (step S14). As a result, the notification device 60 issues a warning notification, and the user (vehicle occupant) can recognize that the properties of the LNG fuel have changed.
  • step S11 If the engine has stopped (step S11: YES), the estimating unit 110 acquires and stores date and time information at the time of engine stop, remaining amount information, and estimated methane number (estimated methane number obtained by the first estimation method). (step S15).
  • the estimation unit 110 determines whether or not the stopped engine has been restarted (step S16).
  • step S16 NO
  • step S16 If the engine has been restarted (step S16: YES), the estimation unit 110 acquires date and time information at the time of engine restart (step S17).
  • the estimating unit 110 uses the above-described second estimation method based on the date and time information, the remaining amount information, and the estimated methane number when the engine is stopped, the date and time information when the engine is restarted, and the subtraction map. estimate the value (step S18).
  • control unit 120 determines whether or not the estimated methane number is less than the threshold (step S19).
  • step S19: NO If the estimated methane number is not less than the threshold (step S19: NO), the flow returns to step S11.
  • the first estimation method (step S12) may be estimated based on the methane number estimated by the second estimation method (step S18).
  • step S19: YES the control unit 120 controls the notification device 60 to issue a warning notification (step S14).
  • the notification device 60 issues a warning notification, and the user (vehicle occupant) can recognize that the properties of the LNG fuel have changed.
  • the fuel property determination device 100 of the present embodiment is a device that determines the components of the LNG fuel stored in the LNG tank as the fuel for the engine.
  • an estimation unit 110 that estimates the methane number of the LNG fuel by a second estimation method different from the first estimation method; and a control unit 120 that controls the notification device 60 to notify that the LNG fuel has changed in properties when the methane number estimated by the first estimation method or the second estimation method is less than the threshold.
  • the methane number is estimated using different methods when the engine is running and when it is stopped, so the reliability of the estimated methane number is improved, and it is possible to more accurately determine whether the LNG fuel has changed in properties. can judge. Therefore, the user can recognize that the property of the LNG fuel has changed at a more appropriate timing, and can take measures against the property change (consumption and filling of the LNG fuel, etc.).
  • an appropriate ignition advance angle can be set based on the estimated methane number. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of excessive knocking and the occurrence of engine malfunction. Furthermore, it becomes possible to maintain the performance of the engine in an appropriate state.
  • an advance value (ignition retard control amount) for each of the plurality of cylinders is obtained, and among the obtained advance values for each of the plurality of cylinders, a value of at least two that is lower than the other cylinders is obtained. is calculated as an index value.
  • the methane number of the LNG fuel is estimated based on the index value corrected based on the engine speed and the engine load (that is, the corrected index value).
  • the index value is standardized, so it is possible to improve the estimation accuracy of the methane number.
  • a plurality of subtraction maps used in the second estimation method are prepared according to the magnitude of the estimated methane number when the engine is stopped. Different subtraction values may be defined.
  • the control unit 120 controls the notification device 60 as an example, but in addition to the notification device 60, other devices may be controlled.
  • the control unit 120 closes the LNG fuel supply path and opens the CNG fuel supply path when the estimated methane number drops below the threshold and the engine is in a high load state. and the respective isolation valves of the CNG fuel supply system. As a result, the LNG fuel is switched to the CNG fuel, so that excessive knocking and engine malfunction can be suppressed.
  • the notification device 60 is a display lamp provided inside the vehicle
  • the present invention is not limited to this.
  • the notification device 60 may be a display that displays an image indicating that the properties of the LNG fuel have changed (an example of a warning notification), or outputs a sound that indicates that the properties of the LNG fuel have changed (warning notification (example)) may be a speaker.
  • the warning notification both image display and audio output may be performed.
  • the fuel property determination device 100 is mounted on a vehicle is taken as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the fuel property determination device 100 may be mounted on a mobile object other than a vehicle (for example, a ship, etc.), or a machine having a stationary engine.
  • the fuel property determination device 100 may estimate the engine load from the intake manifold pressure.
  • the intake manifold pressure is detected by a pressure sensor.
  • the fuel property determination device and vehicle of the present disclosure are useful when using liquefied natural gas containing multiple components with different boiling points as engine fuel.

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Abstract

ユーザがより適切なタイミングで燃料の性状変化を認識できる燃料性状判定装置及び車両を提供すること。エンジンの燃料としてタンクに貯留された液化天然ガスの成分を判定する燃料性状判定装置であって、エンジンが駆動中である場合では、第１推定方法により液化天然ガスのメタン価を推定し、エンジンが停止状態から再始動する場合では、第１推定方法とは異なる第２推定方法により液化天然ガスのメタン価を推定する推定部と、第１推定方法または第２推定方法により推定された液化天然ガスのメタン価が閾値未満である場合、液化天然ガスが性状変化した旨の通知を行うように通知装置を制御する制御部と、を有する。

Description

燃料性状判定装置及び車両
　本開示は、燃料性状判定装置及び車両に関する。
　例えば車両等において、液化天然ガス（Liquefied Natural Gas：以下、ＬＮＧ燃料という）をエンジンの燃料に用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開２０２１－９２２０２号公報
　ＬＮＧ燃料は、メタンを主成分とし、エタン、プロパン、ブタンなどの成分が含まれている。その場合、最も沸点が低いメタンから気化する。これにより、タンクに貯留されているＬＮＧ燃料の性状が変化し（以下、性状変化という）、エンジンにおいてノッキングが発生し易くなる。
　よって、ＬＮＧ燃料の性状変化の対策（例えば、燃料の消費や交換等）のために、ユーザは、より適切なタイミングでＬＮＧ燃料の性状変化を認識することが望まれる。
　本開示の一態様の目的は、ユーザがより適切なタイミングでＬＮＧ燃料の性状変化を認識できる燃料性状判定装置及び車両を提供することである。
　本開示の一態様に係る燃料性状判定装置は、エンジンの燃料としてタンクに貯留された液化天然ガスの成分を判定する燃料性状判定装置であって、前記エンジンが駆動中である場合では、第１推定方法により前記液化天然ガスのメタン価を推定し、前記エンジンが停止状態から再始動する場合では、前記第１推定方法とは異なる第２推定方法により前記液化天然ガスのメタン価を推定する推定部と、前記第１推定方法または前記第２推定方法により推定された前記液化天然ガスのメタン価が閾値未満である場合、前記液化天然ガスが性状変化した旨の通知を行うように通知装置を制御する制御部と、を有する。
　本開示の一態様に係る車両は、本開示の一態様に係る燃料性状判定装置を有する。
　本開示によれば、ユーザは、より適切なタイミングでＬＮＧ燃料の性状変化を認識することができる。
図１は、本開示の実施の形態に係る燃料性状判定装置の構成の一例を概略的に示す図である。 図２は、補正項の算出のイメージを模式的に示す図である。 図３は、気筒における点火リタード制御量を示す指標値及び修正指標値のそれぞれの一例を示す図である。 図４は、第１推定方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、本開示の実施の形態に係る燃料性状判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　まず、図１を用いて、本実施の形態の燃料性状判定装置１００の構成について説明する。図１は、燃料性状判定装置１００の構成例を概略的に示す図である。
　図１に示す燃料性状判定装置１００は、例えば、ＬＮＧ燃料によって駆動するエンジン（不図示）を備えた車両（不図示）に搭載される。このＬＮＧ燃料は、上述したとおり、沸点が相互に異なる複数の成分（例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等）を含み、性状変化（例えば、複数の成分の割合の変化。成分変化、または、重質化と言ってもよい）が起こりうる燃料である。
　車両には、例えば、ＬＮＧ燃料をエンジンに供給するＬＮＧ燃料供給系統（不図示）が搭載されている。図示は省略するが、ＬＮＧ燃料供給系統は、例えば、ＬＮＧ燃料を貯留するＬＮＧタンクと、ＬＮＧ燃料供給路と、ＬＮＧ燃料を気化させる気化器と、ＬＮＧ燃料供給路を開閉する遮断弁と、気化器で気化されたＬＮＧ燃料を減圧するＬＮＧ用レギュレータと、を有する。ＬＮＧ燃料供給路は、遮断弁を介してＬＮＧタンクをＬＮＧ用レギュレータに接続するとともに、ＬＮＧ用レギュレータをエンジンに接続する。エンジンは、気化されたＬＮＧ燃料を点火により燃焼させる火花点火式内燃エンジンである。エンジンは、複数の気筒を有している。
　なお、車両には、上記ＬＮＧ燃料供給系統に加えて、圧縮天然ガス（Compressed Natural Gas：ＣＮＧ）をエンジンに供給するＣＮＧ燃料供給系統（不図示）が搭載されてもよい。図示は省略するが、ＣＮＧ燃料供給系統は、例えば、ＣＮＧ燃料を貯留するＣＮＧタンクと、ＣＮＧ燃料供給路と、ＣＮＧ燃料供給路を開閉する遮断弁と、ＣＮＧ燃料を減圧するＣＮＧ用レギュレータと、を有する。ＣＮＧ燃料供給路は、ＣＮＧタンクを遮断弁及びＣＮＧ用レギュレータを介してエンジンに接続する。車両にＬＮＧ燃料供給系統とＣＮＧ燃料供給系統とが搭載される場合、例えば、ＬＮＧ燃料のメタン価が低下し、かつ、エンジンが高負荷状態であるとき、ＬＮＧ燃料からＣＮＧ燃料に切り替えて使用することが可能となる。
　図１に示す計時装置１０、残量センサ２０、及び通知装置６０は、燃料性状判定装置１００とともに上記車両に搭載され、燃料性状判定装置１００と電気的に接続されている。
　計時装置１０は、時間（例えば、年、月、日、時、分を含む）を測定する。計時装置１０の測定結果（以下、日時情報という）は、計時装置１０から燃料性状判定装置１００へ出力される。
　なお、本実施の形態では、計時装置１０が燃料性状判定装置１００と別体である場合を例に挙げたが、燃料性状判定装置１００が計時装置１０の機能を有してもよい。
　残量センサ２０は、ＬＮＧタンクに貯留されているＬＮＧ燃料の残量を検出する。残量センサ２０の検出結果（以下、残量情報という）は、残量センサ２０から燃料性状判定装置１００へ出力される。なお、残量は、ＬＮＧ燃料の貯留量であってもよいし、ＬＮＧタンク全体の容量に対する貯留量の割合であってもよい。
　ノックセンサ３０は、エンジンのノッキングを検出する。ノックセンサ３０は、例えば、エンジンブロック（不図示）の振動を検出する圧電素子を有している。ノックセンサ３０の検出結果（以下、ノッキング情報という）は、ノックセンサ３０から燃料性状判定装置１００へ出力される。
　クランクアングルセンサ４０は、エンジン回転数を検出する。クランクアングルセンサ４０の検出結果（以下、回転数情報という）は、クランクアングルセンサ４０から燃料性状判定装置１００へ出力される。
　トルクセンサ５０は、例えば、クランク軸（不図示）の回転変動の度合いに基づいてエンジン負荷を検出する。なお、エンジン負荷は、アクセルペダル開度やスロットル開度に基づいて検出されてもよい。トルクセンサ５０の検出結果（以下、負荷情報という）は、トルクセンサ５０から燃料性状判定装置１００へ出力される。
　通知装置６０は、ＬＮＧ燃料が性状変化した旨の通知（以下、警告通知という）を行う。通知装置６０は、例えば、車両の車室内において車両の乗員（ユーザの一例）が視認し易い位置に設けられた表示ランプである。その場合、表示ランプの点滅が、ＬＮＧ燃料が性状変化したことを意味するものとする。
　燃料性状判定装置１００は、ＬＮＧタンクに貯留されているＬＮＧ燃料が性状変化したか否かを判定し、ＬＮＧ燃料が性状変化した場合には、警告通知を行うように通知装置６０を制御する装置である。
　図示は省略するが、燃料性状判定装置１００は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、コンピュータプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、作業用メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を有する。以下に説明する燃料性状判定装置１００の各機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムをＲＡＭにて実行することにより実現される。燃料性状判定装置１００は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって実現されてもよい。
　図１に示すように、燃料性状判定装置１００は、推定部１１０及び制御部１２０を有する。
　推定部１１０は、エンジンが駆動中である場合では、第１推定方法を用いて、ＬＮＧ燃料のメタン価（以下、単にメタン価ともいう）を推定する。
　第１推定方法の詳細については後述するが、簡単に説明すると、第１推定方法では、推定部１１０は、エンジンのノッキングを回避するための点火リタード制御量を算出し、点火リタード制御量を示す指標値に基づいて、ＬＮＧ燃料のメタン価を推定する。
　一方、推定部１１０は、エンジンが停止状態から再始動する場合では、第１推定方法とは異なる第２推定方法を用いて、ＬＮＧ燃料のメタン価を推定する。
　第２推定方法の詳細については後述するが、簡単に説明すると、第２推定方法では、推定部１１０は、エンジンの停止時におけるＬＮＧタンク内のＬＮＧ燃料の残量と、エンジンの停止時間（エンジンが停止してから再始動するまでの経過時間）とに基づいて、ＬＮＧ燃料のメタン価を推定する。
　制御部１２０は、第１推定方法または第２推定方法により推定されたＬＮＧ燃料のメタン価（以下、推定メタン価という）が予め定められた閾値未満であるか否かを判定する。
　推定メタン価が閾値未満である場合、制御部１２０は、警告通知を行うように通知装置６０を制御する。
　例えば、通知装置６０が表示ランプである場合、制御部１２０は、所定の時間間隔で点滅するように表示ランプを制御する。これにより、表示ランプが点滅し、ユーザ（例えば、車両の乗員）は、ＬＮＧ燃料が性状変化（重質化と言ってもよい）したことを容易に認識することができる。
　なお、推定メタン価が閾値未満ではない場合、制御部１２０は、通知装置６０に対する制御を行わない。
　次に、第１推定方法の詳細について説明する。
　まず、推定部１１０は、ノックセンサ３０から取得したノッキング情報に基づいて、複数の気筒のそれぞれにおける点火リタード制御量を算出する。ここで、点火リタード制御量とは、点火時期に対する進角値Δθ（°）をいう。推定部１１０は、進角値（点火リタード制御量）に基づいて点火プラグの点火時期を気筒別に補正する。
　ここで、推定部１１０は、進角値Δθが０である場合、点火時期を補正しない。これに対して、推定部１１０は、進角値Δθが－Δθ１である場合、所定の点火時期（補正が行われない点火時期）よりもΔθ１だけ遅くするように点火時期を補正する（Δθ１遅角する）。また、推定部１１０は、進角値Δθが－Δθ２である場合、所定の点火時期よりもΔθ２だけ遅くするように点火時期を補正する（Δθ２遅角する）。ここで、進角値Δθのそれぞれの大きさが０＞－Δθ１＞－Δθ２である場合、進角値（点火リタード制御量）－Δθ１は、進角値０よりも低いという。また、進角値－Δθ２は、進角値－Δθ１よりも低いという。
　次に、推定部１１０は、取得された複数の気筒のそれぞれにおける点火リタード制御量の中の他の気筒よりも低い二以上の気筒のそれぞれにおける点火リタード制御量の平均値を算出する。
　例えば、複数の気筒のそれぞれの進角値（点火リタード制御量）が０，－Δθ１，…，－Δθｎ－ｋ，－Δθｎ－（ｋ－１），…，－Δθｎ－１，－Δθｎであって、進角値のそれぞれの大きさが０＞－Δθ１＞，…，－Δθ－ｋ＞－Δθｎ－（ｋ－１），…，＞－Δｎ-１＞－Δθｎである場合（ｎ，ｋは自然数）、推定部１１０は、他の気筒よりも低いｋ個の気筒のそれぞれにおける進角値（－Δθｎ－（ｋ－１），…，－Δθｎ－１，－Δθｎ）の和をｋで除算した平均値を算出する。以下の説明で、ｋ個の気筒のそれぞれにおける進角値の平均値を「指標値」という。
　次に、推定部１１０は、指標値を補正するための補正項の算出を行う。図２は、補正項の算出のイメージを模式的に示す図である。
　推定部１１０は、図２に示すように、クランクアングルセンサ４０から取得した回転数情報に示されるエンジン回転数と、トルクセンサ５０から取得した負荷情報に示されるエンジン負荷とに基づいて、補正用マップを参照して指標値（平均値）の補正項を算出する。
　補正用マップは、燃料性状判定装置１００の記憶部（例えば、不図示のＲＯＭ）に格納されている。補正用マップは、エンジン回転数及びエンジン負荷と補正量との関係を示すマップであって、実験やシミュレーションにより求めることが可能である。
　補正項は、運転状態（エンジン回転数、エンジン負荷）取得時の指標値（平均値）を基準となる運転状態（エンジン回転数：１０００ｒｐｍ、エンジン負荷：１００Ｎｍ）の指標値に修正するためのパラメータである。
　次に、推定部１１０は、指標値（平均値）に補正項を積算することによって修正指標値を算出する。図３は、気筒における点火リタード制御量を示す指標値（平均値）及び修正指標値のそれぞれの一例を示している。
　次に、推定部１１０は、算出された修正指標値に基づいて、予め定められた変換テーブルを参照してメタン価を推定する。ここで、変換テーブルは、修正指標値とメタン価との関係を示すテーブルをいう。
　上述した第１推定方法の流れを図４にまとめた。図４のフローは、例えば、エンジンの始動後に開始され、エンジンの運転中に所定時間毎に実行される。
　まず、推定部１１０は、ノッキング情報に基づいて、点火リタード制御量（進角値）を算出する（ステップＳ１）。
　次に、推定部１１０は、取得された複数の気筒のそれぞれにおける進角値（点火リタード制御量）の中の他の気筒よりも低い二以上の気筒のそれぞれにおける進角値の平均値を算出することによって、指標値を算出する（ステップＳ２）。
　次に、推定部１１０は、回転数情報及び負荷情報に基づいて、補正用マップを参照して指標値の補正項を算出し、算出した補正項を指標値に積算することによって、修正指標値を算出する（ステップＳ３）。
　次に、推定部１１０は、算出された修正指標値に基づいて、予め定められた変換テーブルを参照してメタン価を推定する（ステップＳ４）。
　このようにして推定されたメタン価は、制御部１２０によって閾値と比較される。
　次に、第２推定方法の詳細について説明する。
　第２推定方法の実行前に、推定部１１０は、準備処理を行う。具体的には、推定部１１０は、駆動状態のエンジンが停止した場合、エンジン停止時の日時情報、残量情報、及び推定メタン価を取得し、記憶する。ここで記憶される推定メタン価は、上述した第１推定方法により推定された最新のメタン価である。この推定メタン価は、初期値（ＬＮＧタンクにＬＮＧ燃料が充填された時のメタン価）以下の値となる。
　その後、停止状態のエンジンが再始動した場合、推定部１１０は、エンジン再始動時の日時情報を取得する。そして、推定部１１０は、以下のように第２推定方法を実行する。
　まず、推定部１１０は、エンジン停止時の日時情報とエンジン再始動時の日時情報とに基づいて、エンジンが停止してから再始動するまでの時間(言い換えれば、エンジンが停止していた時間。以下、エンジン停止時間という）を算出する。
　次に、推定部１１０は、算出されたエンジン停止時間と、エンジン停止時の残量情報に示される残量とに基づいて、減算用マップ（不図示）を参照して減算値を決定する。
　減算用マップは、燃料性状判定装置１００の記憶部（例えば、不図示のＲＯＭ）に格納されている。減算用マップは、エンジン停止時間及び残量と減算値との関係を示すマップ（例えば、エンジン停止時間を示す値と残量を示す値とに対応して減算値が定められたテーブル）であって、実験やシミュレーションにより求めることが可能である。この減算用マップでは、エンジン停止時間が長いほど、残量が少ないほど、減算値が大きくなるように定められている。
　次に、推定部１１０は、エンジン停止時に記憶された推定メタン価（第１推定方法で得られた推定メタン価）から、決定した減算値を減算することにより、メタン価を推定する。
　このようにして推定されたメタン価は、制御部１２０によって閾値と比較される。
　次に、燃料性状判定装置１００の動作について、図５を用いて説明する。図５は、燃料性状判定装置１００の動作例を示すフローチャートである。図５のフローは、例えば、ＬＮＧタンクにＬＮＧ燃料が充填された後で初めてエンジンが始動したときに開始される。なお、ここでは例として、推定部１１０が、車両の乗員による所定操作（例えば、エンジンスタートスイッチのオン／オフ）に基づいて、エンジンが始動したか否か、および、エンジンが停止したか否かを判定（検出）するものとする。
　まず、推定部１１０は、始動されたエンジンが停止したか否かを判定する（ステップＳ１１）。
　エンジンが停止した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、フローは、後述のステップＳ１５へ進む。
　エンジンが停止していない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、推定部１１０は、上述した第１推定方法によりメタン価を推定する（ステップＳ１２）。
　次に、制御部１２０は、推定メタン価が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
　推定メタン価が閾値未満ではない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１１へ戻る。
　推定メタン価が閾値未満である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部１２０は、警告通知を行うように通知装置６０を制御する（ステップＳ１４）。これにより、通知装置６０において、警告通知が行われ、ユーザ（車両の乗員）は、ＬＮＧ燃料が性状変化したことを認識することができる。
　エンジンが停止した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、推定部１１０は、エンジン停止時の日時情報、残量情報、及び推定メタン価（第１推定方法で得られた推定メタン価）を取得し、記憶する（ステップＳ１５）。
　その後、推定部１１０は、停止状態のエンジンが再始動したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
　エンジンが再始動していない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１６へ戻る。
　エンジンが再始動した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、推定部１１０は、エンジン再始動時の日時情報を取得する（ステップＳ１７）。
　次に、推定部１１０は、エンジン停止時の日時情報、残量情報、及び推定メタン価と、エンジン再始動時の日時情報と、減算用マップとに基づいて、上述した第２推定方法によりメタン価を推定する（ステップＳ１８）。
　次に、制御部１２０は、推定メタン価が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。
　推定メタン価が閾値未満ではない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１１へ戻る。なお、この場合、その後の第１推定方法（ステップＳ１２）では、第２推定方法（ステップＳ１８）で推定されたメタン価に基づいて推定されてもよい。
　推定メタン価が閾値未満である場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、制御部１２０は、警告通知を行うように通知装置６０を制御する（ステップＳ１４）。これにより、通知装置６０において、警告通知が行われ、ユーザ（車両の乗員）は、ＬＮＧ燃料が性状変化したことを認識することができる。
　以上説明したように、本実施の形態の燃料性状判定装置１００は、エンジンの燃料としてＬＮＧタンクに貯留されたＬＮＧ燃料の成分を判定する装置であって、エンジンが駆動中である場合では、第１推定方法によりＬＮＧ燃料のメタン価を推定し、エンジンが停止状態から再始動する場合では、第１推定方法とは異なる第２推定方法によりＬＮＧ燃料のメタン価を推定する推定部１１０と、第１推定方法または第２推定方法により推定されたメタン価が閾値未満である場合、ＬＮＧ燃料が性状変化した旨の通知を行うように通知装置６０を制御する制御部１２０と、を有することを特徴とする。
　この特徴により、エンジンの駆動中と停止中とで別々の方法を用いてメタン価が推定されるため、推定メタン価の信頼度が向上し、より精度良くＬＮＧ燃料が性状変化したか否かを判定することができる。よって、ユーザは、より適切なタイミングで、ＬＮＧ燃料が性状変化したことを認識することができ、性状変化対策（ＬＮＧ燃料の消費や充填等）を実行することができる。
　また、第１推定方法では、推定メタン価により適切な点火進角を設定することができる。そのため、過大なノッキングの発生や、エンジンの不調の発生を抑えることが可能となる。さらに、エンジンのパフォーマンスを適切な状態に維持することが可能となる。
　また、第１推定方法では、複数の気筒のそれぞれにおける進角値（点火リタード制御量）を取得し、取得された複数の気筒のそれぞれにおける進角値の中の他の気筒よりも低い二以上の気筒のそれぞれにおける進角値の平均値を、指標値として算出する。これにより、ＬＮＧ燃料の性状変化を確実に検出することができるため、メタン価の低下を検出する確実性を向上させることが可能となる。
　また、第１の推定方法では、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて補正された指標値（すなわち、上記修正指標値）に基づいて、ＬＮＧ燃料のメタン価を推定する。これにより、指標値が標準化されるため、メタン価の推定精度を向上させることが可能となる。
　なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。
　［変形例１］
　実施の形態において、第２推定方法で用いられる減算用マップは、エンジン停止時の推定メタン価の大きさに応じて複数用意され、各減算用マップでは、同じ残量かつ同じエンジン停止時間でも、減算値が異なるように定められてもよい。
　［変形例２］
　実施の形態では、推定部１１０が、補正項等に基づいて指標値を補正し、それにより得られた修正指標値を用いてメタン価を推定する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、推定部１１０は、補正前の指標値を用いてメタン価を推定してもよい。
　［変形例３］
　実施の形態では、制御部１２０が通知装置６０を制御する場合を例に挙げたが、通知装置６０に加え、それ以外の装置を制御対象としてもよい。例えば、制御部１２０は、推定メタン価が閾値未満に低下し、かつ、エンジンが高負荷状態である場合、ＬＮＧ燃料供給路を閉じ、かつ、ＣＮＧ燃料供給路を開くように、ＬＮＧ燃料供給系統及びＣＮＧ燃料供給系統のそれぞれの遮断弁を制御してもよい。これにより、ＬＮＧ燃料からＣＮＧ燃料への切り替えが行われるため、過大なノッキングの発生や、エンジンの不調の発生を抑えることが可能となる。
　［変形例４］
　実施の形態では、通知装置６０が車室内に設けられた表示ランプである場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、通知装置６０は、ＬＮＧ燃料が性状変化した旨を示す画像の表示（警告通知の一例）を行うディスプレイであってもよいし、ＬＮＧ燃料が性状変化した旨を示す音声の出力（警告通知の一例）を行うスピーカであってもよい。また、警告通知としては、画像表示と音声出力との両方が行われてもよい。
　［変形例５］
　実施の形態では、燃料性状判定装置１００が車両に搭載される場合を例に挙げたが、これに限定されない。燃料性状判定装置１００は、車両以外の移動体（例えば、船舶等）、または、定置式エンジンを備えた機械などに搭載されてもよい。
　［変形例６］
　実施の形態では、トルクセンサ５０を用いてエンジン負荷を取得する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、燃料性状判定装置１００がインテークマニホールド圧力よりエンジン負荷を推定してもよい。この場合、インテークマニホールド圧力は、圧力センサにより検出される。
　本出願は、２０２１年１０月１８日付で出願された日本国特許出願（特願２０２１－１７０４１５）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示の燃料性状判定装置及び車両は、エンジンの燃料として、沸点が互いに異なる複数の成分を含む液化天然ガスを用いる場合に有用である。
　１０　計時装置
　２０　残量センサ
　３０　ノックセンサ
　４０　クランクアングルセンサ
　５０　トルクセンサ
　６０　通知装置
　１００　燃料性状判定装置
　１１０　推定部
　１２０　制御部

Claims (6)

  1. 　エンジンの燃料としてタンクに貯留された液化天然ガスの成分を判定する燃料性状判定装置であって、
    　前記エンジンが駆動中である場合では、第１推定方法により前記液化天然ガスのメタン価を推定し、前記エンジンが停止状態から再始動する場合では、前記第１推定方法とは異なる第２推定方法により前記液化天然ガスのメタン価を推定する推定部と、
    　前記第１推定方法または前記第２推定方法により推定された前記液化天然ガスのメタン価が閾値未満である場合、前記液化天然ガスが性状変化した旨の通知を行うように通知装置を制御する制御部と、を有する、
    　燃料性状判定装置。
  2. 　前記第１推定方法では、
    　前記推定部は、
    　前記エンジンのノッキングを回避するための点火リタード制御量を算出し、前記点火リタード制御量を示す指標値に基づいて、前記液化天然ガスのメタン価を推定し、
    　前記第２推定方法では、
    　前記推定部は、
    　前記エンジンの停止時における前記タンク内の前記液化天然ガスの残量と、前記エンジンの停止時間とに基づいて、前記液化天然ガスのメタン価を推定する、
    　請求項１に記載の燃料性状判定装置。
  3. 　前記推定部は、
    　前記第１推定方法により推定された前記液化天然ガスのメタン価に基づいて、前記第２推定方法により前記液化天然ガスのメタン価を推定する、
    　請求項１に記載の燃料性状判定装置。
  4. 　前記推定部は、
    　前記第２推定方法により推定された前記液化天然ガスのメタン価に基づいて、前記第１推定方法により前記液化天然ガスのメタン価を推定する、
    　請求項１に記載の燃料性状判定装置。
  5. 　前記通知装置は、
    　前記エンジンを搭載した車両の車室内に設けられた表示ランプであり、
    　前記制御部は、
    　前記表示ランプを所定の時間間隔で点滅させる、
    　請求項１に記載の燃料性状判定装置。
  6. 　請求項１に記載の燃料性状判定装置を備える、車両。
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