JPH0915224A - オクタン価測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガソリン等のオクタン価測定を迅速かつ低コ
ストで行なう。 【構成】 オクタン価の支配要因である特定成分とクロ
マトグラム上で該特定成分に挟まれる区間成分とを同定
するためのパラメータ、及び各成分のオクタン価を条件
設定部１７に設定する。データ処理部１６では、絶対検
量線法により成分毎のオクタン価寄与量を求め、この総
和をピーク面積の総和で除して試料のオクタン価を得
る。このため、分析すべき成分数が大幅に削減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガソリン等の燃料のオ
クタン価を測定するための方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オクタン価は、ガソリンのアンチノック
性を評価する指標であり、本来、ＣＦＲ（Cooperative
Fuel Research）標準エンジンを用いて測定される。こ
のとき、オクタン価を評価するための標準燃料としては
イソオクタン（オクタン価100）とn-ヘプタン（オクタ
ン価０）の混合物が用いられ、或る試料が或る標準燃料
と同一のアンチノック性を示すときに、その標準燃料中
のイソオクタンの容積百分率がその試料のオクタン価と
される。しかしながら、標準エンジンを用いたオクタン
価の測定は、かなりの手間とコストとを要する。このた
め、簡易的な方法として、高分解能を有するキャピラリ
カラムを用いたガスクロマトグラフ装置によってガソリ
ン中の各成分を分析（一般に「ＰＯＮＡ分析」と呼ばれ
る）し、このガスクロマトグラフ分離結果であるクロマ
トグラムを基にオクタン価を計算する方法が用いられ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、ＰＯＮＡ分
析では数百種類以上の成分から構成されるガソリンが成
分毎に細かく分離され、その各成分特有のオクタン価と
各成分の含有量とに基づきガソリン自体のオクタン価が
計算される。ところが、このような緻密な分離を行なう
ためには、かなりの高分解能のキャピラリカラムが使用
されるため、ガスクロマトグラフ分析に１〜２時間を要
してしまう。また、クロマトグラムからオクタン価の計
算を行なうときの計算量も膨大になるため、通常のガス
クロマトグラフ装置に用いられるようなデータ処理装置
よりも高性能のコンピュータが必要となり、コストが高
くなる。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、ガスク
ロマトグラフ装置を用いてオクタン価を測定する際に、
分析時間を短縮することができ、且つ通常ガスクロマト
グラフ装置に用いられる程度の比較的低コストのデータ
処理装置を用いてオクタン価の計算を行なうことができ
るオクタン価測定方法及びその装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために成された第１の発明は、ガソリン等の燃料の
オクタン価を測定するための測定方法であって、ガスク
ロマトグラフにより該燃料に含まれる成分を時間的に分
離した結果であるクロマトグラムに基づいてオクタン価
を計算するオクタン価測定方法において、 a)前記燃料のオクタン価を支配する複数の成分を特定成
分として予め選定し、 b)クロマトグラム上で隣接する二つの特定成分のピーク
に挟まれた区間毎に、該区間内に存在する特定成分以外
の一つ以上の成分を一つの区間成分と看做し、 c)前記特定成分のすべて及び前記区間成分のすべて又は
一部を同定するように成分同定のためのパラメータを設
定し、 d)各成分の定量方法として絶対検量線法を用い、 e)クロマトグラムにおけるピーク面積を含有量に換算す
るためのファクタとして前記特定成分及び前記区間成分
毎に所定のオクタン価を設定し、 f)ガスクロマトグラフにより試料の分離を行なった後、
該クロマトグラムから前記パラメータに基づき各成分を
同定するとともに、該成分毎に前記ファクタに基づき定
量計算を実行することにより各成分のオクタン価寄与量
を算出し、 g)定量計算により求められた各成分のオクタン価寄与量
の総和を算出し、該総和を、同定する際に除外した区間
成分を除くクロマトグラム上でのピーク面積の総和で除
算することにより前記試料のオクタン価を求めることを
特徴としている。

【０００６】ガソリン等の燃料中には数百種類もの成分
が含まれているが、燃料のオクタン価は、ベンゼン、ト
ルエンなど数種類の成分のみが支配的である。そこで、
測定者は、分析作業に先立って、該燃料の種類に応じて
複数の特定成分を選定するとともに、クロマトグラム上
で隣接する二つの特定成分のピークに挟まれた区間に存
在する複数の成分を該区間毎に一つの区間成分と看做
し、この特定成分及び区間成分を同定するべくクロマト
グラフのパラメータを設定する。このパラメータは、ク
ロマトグラム上で各成分が現われる保持時間、ピークの
時間幅（例えば半値幅）等の情報である。また、同定さ
れた各成分を定量する方法として絶対検量線法を採用
し、クロマトグラムにおけるピーク面積を含有量に換算
するためのファクタとして、予め求められた各成分特有
のオクタン価を設定する。

【０００７】クロマトグラフによる分離の結果、設定さ
れたパラメータに従って特定成分及び区間成分が同定さ
れる。絶対検量線法では、上述のように、クロマトグラ
ムにおける各成分のピーク面積から各成分の絶対量が求
まるが、本発明においては、各成分のオクタン価がファ
クタとして与えられているため、定量計算により成分毎
のオクタン価寄与量が算出される。このオクタン価寄与
量は、オクタン価に寄与する仮想的な物質の含有量と言
うことができる。すなわち、各成分のオクタン価は、該
成分の量に対するオクタン価寄与量の割合を容積百分率
で表わしたものである。従って、複数の成分を混合した
燃料のオクタン価は、各成分のオクタン価寄与量の総和
を、クロマトグラム上で同定の際に除外された区間成分
を除くピーク面積の総和すなわち試料の全体量で除算す
ることにより算出される。

【０００８】上記課題を解決するために成された第２の
発明は、ガソリン等の燃料のオクタン価を測定するため
の測定装置であって、ガスクロマトグラフにより該燃料
に含まれる成分を時間的に分離した結果であるクロマト
グラムに基づいてオクタン価を計算するオクタン価測定
装置において、 a)燃料のオクタン価を支配する複数の特定成分と、クロ
マトグラム上で隣接する二つの特定成分のピークに挟ま
れた区間毎に、該区間内に存在する特定成分以外の一つ
以上の成分が一つの成分と看做される区間成分とについ
て、試料を時間軸上で該特定成分のすべて及び該区間成
分のすべて又は一部に分離するための分離手段と、 b)前記分離手段によって得られるクロマトグラム上で前
記特定成分及び前記区間成分を同定するための同定手段
と、 c)各成分特有のオクタン価をファクタとした絶対検量線
法により、同定された各成分のオクタン価寄与量を前記
クロマトグラムに基づいて計算する定量手段と、 d)定量計算により求められた各成分のオクタン価寄与量
の総和を算出し、該総和を、同定の際に除外した区間成
分を除くクロマトグラム上のピーク面積の総和で除算す
ることにより前記燃料のオクタン価を求める演算手段
と、を備えることを特徴としている。

【０００９】上記第２の発明において、分離手段及び同
定手段は、試料を特定成分及び区間成分の合計高々20種
類程度の成分に分離し各成分を同定する。次いで、同定
された各成分に対し、定量手段は、クロマトグラムにお
けるピーク面積から各成分のオクタン価をファクタとし
た定量計算を実行する。この結果、各成分毎のオクタン
価寄与量が求められる。すなわち、このオクタン価寄与
量は、上述したように、各成分中に含まれる仮想的な物
質の含有量である。更に、ガソリン自体のオクタン価を
求めるために、演算手段は、各成分のオクタン価寄与量
の総和を算出し、この総和をピーク面積の総和すなわち
試料の全体量で除算する。このとき、一部の区間成分を
同定の際に除外した場合には、その区間成分のピーク面
積を除外して計算を行なう。

【００１０】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば、
従来に比較して、分離すべき成分数が大幅に削減される
ためクロマトグラフでの分離段数が少なくて済み、分析
時間が短縮できる。また、オクタン価を算出するための
計算が簡略化されるため、高性能なコンピュータを用い
ずとも、通常ガスクロマトグラフ装置が備える程度のデ
ータ処理装置によってオクタン価を算出することがで
き、コストが低く抑えられる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しつ
つ説明する。図１は本発明に係るオクタン価測定装置の
ブロック構成図、図２はガスクロマトグラフ分析の測定
結果であるクロマトグラムの一例を示す図、図３はオク
タン価測定装置における測定手順を示すフローチャート
である。

【００１２】試料気化室１０には、キャリアガス流路を
通してＨｅガス等のキャリアガスが供給される。このキ
ャリアガスの流量は流量制御弁１１にて制御される。試
料気化室１０内で気化された試料（ガソリン）は、キャ
リアガスによってキャピラリカラム１２に導かれ、キャ
ピラリカラム１２内を移動するときに各成分毎に異なる
保持時間に従って分離される。キャピラリカラム１２を
通過した試料中の各成分は検出器１３にて検出される。
試料気化室１０、キャピラリカラム１２、及び検出器１
３はそれぞれ所定温度に加熱される。検出器１３による
検出信号は増幅器１４にて増幅された後、記録部１５に
てクロマトグラムとして記録される。また、増幅された
検出信号はデータ処理部１６にも入力される。データ処
理部１６では、条件設定部１７において設定された成分
同定のための種々の条件に基づいて各成分の同定、定量
分析、及びオクタン価の計算が実行され、記録部１５に
よりその結果が記録される。

【００１３】なお、本実施例における各部のパラメータ
及び設定条件は、例えば次のようにする。 ・キャピラリカラム 内径：0.25mm程度 長さ：30ｍ程度 液相：メチルシリコン ・分析条件 試料気化室及び検出器の温度：250℃ カラムの温度：30℃で５分保持後、５℃／minで150℃ま
で昇温 キャリアガス：Ｈｅガス カラム内での線速度：25cm/sec 試料気化室でのスプリット比：1／200程度 ・検出器 水素炎イオン化検出器（FID）

【００１４】上記構成において、ガソリンのオクタン価
を測定するときの手順について図３に沿って以下に説明
する。

【００１５】まず、測定者は、測定するガソリンの種類
に応じてオクタン価の支配的な成分となり得る特定成分
を選定する（ステップＳ１）。本実施例では、特定成分
として、イソペンタン（IC5）、メチルエチルターシャ
リーブチルエーテル（MTBE）、ベンゼン（BZ）、224ト
リメチルペンタン（224TMC5）、234トリメチルペンタン
（234TMC5）、トルエン（TOL）、エチルベンゼン（EB
Z）、m及びpキシレン（m,p-Xy1）、oキシレン（o-Xy1）
の９種類の成分を用いるものとする。そして、他の成分
に関しては、クロマトグラム上で隣接する二つの特定成
分のピークに挟まれる時間領域に存在する複数の成分が
一つの区間成分と看做される。すなわち、上記特定成分
以外の多数の成分は、クロマトグラム上で、IC5以前、I
C5〜MTBE、MTBE〜BZ、BZ〜224TMC5、224TMC5〜234TMC
5、234TMC5〜TOL、TOL〜EBZ、EBZ〜m,p-Xy1、m,p-Xy1〜
o-Xy1、o-Xy1以降の10種類の区間成分のいずれかに含ま
れる。

【００１６】次に、ガソリン中の上記特定成分及び区分
成分を同定するためのパラメータが、測定者によって条
件設定部１７から入力される（ステップＳ２）。すなわ
ち、上記特定成分がキャピラリカラム１２内を通過して
検出器１３に到達するまでの時間（保持時間）はカラム
長等の条件に応じて予めわかっているから、各特定成分
毎に、この保持時間とピークの広がりを示す時間幅とが
パラメータとして入力される。また、区分成分は、時間
的に隣接して検出される二つの特定成分の間の成分（実
際上は複数の成分を含んでいる）であるから、経験又は
試行錯誤的に適当な保持時間と時間幅とが決定されてこ
の値が入力される。

【００１７】各成分の定量分析方法としては、絶対検量
線法（１点検量）が用いられる。この方法では、クロマ
トグラムにおける各成分のピーク面積から各成分の絶対
量が算出されるが、この換算のためにピーク面積と絶対
量との関係が必要とされる。ここでは、この関係を示す
ファクタとして各成分のオクタン価が測定者によって入
力される（ステップＳ３）。例えば、特定成分に対する
オクタン価は、MTBE=110、224TMC5=100等であり、区間
成分に対するオクタン価は、存在する成分の種類により
相違するが、予め試験的な測定を繰り返すことにより適
当な値が求められる。

【００１８】絶対検量線法において各成分特有のオクタ
ン価がファクタとして与えられたとき、定量計算によっ
て各成分毎のオクタン価寄与量が求まることになる。こ
のオクタン価寄与量は、オクタン価に寄与する仮想的な
物質の含有量とみることができる。すなわち、各成分の
オクタン価は、該成分の量に対するオクタン価寄与量の
割合を容積百分率で表わしたものと考えられる。

【００１９】以上の準備が完了したならば、実際に試料
を試料気化室１０に注入し、ガスクロマトグラフ分析を
実行する（ステップＳ４）。この結果、記録部１５によ
り図２のようなクロマトグラムが得られる（ステップＳ
５）。このクロマトグラムに対して、条件設定部１７か
ら入力された成分同定のためのパラメータに基づいて特
定成分と区間成分とが判別される。この結果、図２中に
示した如く、９種類の特定成分A1〜A9と10種類の区間成
分B1〜B10とが同定される。

【００２０】続いて、同定された各成分の定量分析が実
行される（ステップＳ６）。定量分析では、まず、クロ
マトグラムから各成分毎のピーク面積が算出される。そ
して、或る成分のピーク面積に該成分のオクタン価を乗
じた結果が該成分のオクタン価寄与量となる。更に、各
成分のオクタン価寄与量の総和が算出される（ステップ
Ｓ７）。この総和は、オクタン価に寄与する仮想的な物
質の試料中の総量と考えられる。従って、ガソリンのオ
クタン価は、このオクタン価寄与量の総和を、すべての
成分のピーク面積の総和すなわち導入された試料の総量
で除したものとなる（ステップＳ８）。

【００２１】すなわち、ステップＳ６〜Ｓ８にて実行さ
れるガソリンのオクタン価の計算を計算式にて表現する
と以下のようになる。19種類の成分（特定成分及び区間
成分）に対して１から19まで番号を付したとき、成分i
(i=1〜19)のオクタン価をＦi、ピーク面積をＡiとする
と、ガソリンのオクタン価Ｒは、 Ｒ＝［Σ(i=1〜19)Ｆi・Ａi］／Σ(i=1〜19)Ａi …(1) で表わされる。ここで、Σ(i=1〜19)はiが１から19まで
の総和を表わすものとする。

【００２２】(1)式で計算されるオクタン価は、本来複
数の成分であるものを一つの区分成分と看做して計算し
ているため、近似計算による結果である。しかしなが
ら、ガソリンの種類に応じて、適切な特定成分を選定す
るとともに適切なオクタン価をファクタとして設定する
ことにより、標準エンジンを用いた測定方法と比較して
も３％以内の測定誤差に抑えることができることを実験
的に確認している。

【００２３】なお、上記説明において、オクタン価に与
える影響が軽微である幾つかの区分成分を除いて計算を
行なうようにしても良い。例えば、或る区分成分におけ
る成分の絶対量が極めて微量であることが既知であると
きには、(1)式の右辺の分母及び分子のピーク面積Ａiか
ら、その区分成分を除いて計算するようにしても、殆ど
誤差の無いオクタン価が得られる。

【００２４】以上の説明のように、本発明に係るオクタ
ン価測定方法及び装置では、本来数百種類以上の成分を
含むガソリンを高々20種類程度の成分として取り扱う。
この結果、キャピラリカラム１２での分離段数が少なく
て済むため、従来１〜２時間要していた分析時間を30分
程度以下にすることができる。また、オクタン価計算の
ための計算量が大幅に削減されるため、特別に高性能な
コンピュータを用意しなくとも、通常ガスクロマトグラ
フ分析に用いられる程度の低コストのコンピュータで充
分に計算を実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るオクタン価測定装置の構成図。

【図２】 ガソリンのガスクロマトグラフ分析によって
得られるガスクロマトグラムの例を示す図。

【図３】 本発明に係るオクタン価測定方法の処理手順
を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０…試料気化室 １２…キャピラリカラム １３…検出器 １６…データ処理部 １７…条件設定部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガソリン等の燃料のオクタン価を測定す
   るための測定方法であって、ガスクロマトグラフにより
   該燃料に含まれる成分を時間的に分離した結果であるク
   ロマトグラムに基づいてオクタン価を計算するオクタン
   価測定方法において、 a)前記燃料のオクタン価を支配する複数の成分を特定成
   分として予め選定し、 b)クロマトグラム上で隣接する二つの特定成分のピーク
   に挟まれた区間毎に、該区間内に存在する特定成分以外
   の一つ以上の成分を一つの区間成分と看做し、 c)前記特定成分のすべて及び前記区間成分のすべて又は
   一部を同定するように成分同定のためのパラメータを設
   定し、 d)各成分の定量方法として絶対検量線法を用い、 e)クロマトグラムにおけるピーク面積を含有量に換算す
   るためのファクタとして前記特定成分及び前記区間成分
   毎に所定のオクタン価を設定し、 f)ガスクロマトグラフにより試料の分離を行なった後、
   該クロマトグラムから前記パラメータに基づき各成分を
   同定するとともに、該成分毎に前記ファクタに基づき定
   量計算を実行することにより各成分のオクタン価寄与量
   を算出し、 g)定量計算により求められた各成分のオクタン価寄与量
   の総和を算出し、該総和を、同定する際に除外した区間
   成分を除くクロマトグラム上でのピーク面積の総和で除
   算することにより前記試料のオクタン価を求めることを
   特徴とするオクタン価測定方法。
2. 【請求項２】 ガソリン等の燃料のオクタン価を測定す
   るための測定装置であって、ガスクロマトグラフにより
   該燃料に含まれる成分を時間的に分離した結果であるク
   ロマトグラムに基づいてオクタン価を計算するオクタン
   価測定装置において、 a)燃料のオクタン価を支配する複数の特定成分と、クロ
   マトグラム上で隣接する二つの特定成分のピークに挟ま
   れた区間毎に、該区間内に存在する特定成分以外の一つ
   以上の成分が一つの成分と看做される区間成分とについ
   て、試料を時間軸上で該特定成分のすべて及び該区間成
   分のすべて又は一部に分離するための分離手段と、 b)前記分離手段によって得られるクロマトグラム上で前
   記特定成分及び前記区間成分を同定するための同定手段
   と、 c)各成分特有のオクタン価をファクタとした絶対検量線
   法により、同定された各成分のオクタン価寄与量を前記
   クロマトグラムに基づいて計算する定量手段と、d)定量
   計算により求められた各成分のオクタン価寄与量の総和
   を算出し、該総和を、同定の際に除外した区間成分を除
   くクロマトグラム上のピーク面積の総和で除算すること
   により前記燃料のオクタン価を求める演算手段と、を備
   えることを特徴とするオクタン価測定装置。