| Project/Area Number |
20K04325
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
Nakamura Maki 名古屋大学, 工学研究科, 特任講師 (70708510)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ディーゼル微粒子フィルター / ガソリン微粒子フィルター / PM酸化触媒 / 酸化セリウム / 一次元モデル / 排ガス浄化処理 / DPF / GPF / 粒子状物質 / 炭素粒子 / PM堆積 / PM酸化 / PM / ディーゼル微粒子フィルタ |
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| Outline of Research at the Start |
反応科学超高圧走査透過電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いたPMの酸化反応機構の原子レベルの可視化とデジタルマイクロスコープを実機レベルの可視化を行い，固体燃料(PM)・固体触媒・気相の三相界面におけるPM酸化反応評価方法の確立を行う．また，PM堆積および燃焼現象のメカニズムを数値計算にて解明しDPF全体のPM堆積燃焼のモデルを構築する．さらに実験結果を用いて上記のモデルを補完し，DPF全体におけるPM堆積と酸化反応のモデル化を行う．以上の研究を通じたDPFの構造最適化により，300℃台の低温排ガスによるPMの触媒酸化を実現し，PM堆積時の圧力損失と再生時の燃料悪化を大幅に低減させる．
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| Outline of Final Research Achievements |
The inside of the particulate filter was elucidated. Commercial software calculated the gas velocity distribution at the DPF inlet after uniform particulate matter (PM) deposition on the diesel particulate filter (DPF) wall. The results were incorporated into a one-dimensional simulation. Furthermore, modelling of the PM combustion process was carried out, considering detailed experimental results on the PM combustion regeneration phenomenon by using a PM oxidation catalyst (CeO2).
Because of recent regulations on PM emissions from gasoline engines, the PM deposition and oxidation behavior under complex and fluctuating exhaust gas conditions entering the gasoline particulate filter (GPF) was investigated to evaluate the catalyst's performance and suggest the catalyst activity's dependency. The results presented the optimum conditions for PM combustion.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
大気汚染や地球温暖化の要因となる排ガス浄化処理の一部として，排ガス中に含まれる粒子状物質(PM, 主成分が炭素)の排出を抑制するフィルターの研究を行った。ディーゼル/ガソリン微粒子フィルター(DPF/GPF)が複雑であることから，実験においてその内部現象を明らかにすることは容易ではない。そのためDPF/GPFの内部現象を本研究で構築した簡易モデルを用いて解析した。今後実験結果と計算結果の比較検証は必要となるものの、部分的な実験結果をモデルに導入し整合性を検証できつつあることから、DPF/GPFの内部現象を示しつつある。これらの成果は触媒の検討を含むDPF/GPFの設計・構築へ貢献できる。
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