| Project/Area Number |
20K04327
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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 | Osaka University |
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Principal Investigator |
Hori Tsukasa 大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (40744066)
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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: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 火花点火 / プラズマ / 数値解析 / 層流燃焼速度 / 内燃機関 / 火花点火機関 / 火炎核 / 点火 / 最小点火エネルギ / 火花放電 / 火炎核成長 / 反応機構 / 反応 / レーザ計測 / モデリング / 初期火炎核成長 / 燃料 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，自動車用エンジンの燃費改善のため，従来よりも希薄な燃料と空気の混合気を燃焼させる方式（超希薄燃焼）が注目されています．超希薄燃焼は燃費を大幅に改善することができますが，燃焼が不安定化し，エンジン燃焼に伴う振動が生じる問題があります．その一方で，最近，ガソリンに特定の燃料を混合すると，超希薄燃焼の燃焼不安定性が改善されると報告されました．本研究ではこれらの燃料の燃焼メカニズムについて研究します．研究によってメカニズムがわかれば，超希薄燃焼を実現するとともに，大規模流通が可能な自動車用燃料の開発が進むと考えられます．
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| Outline of Final Research Achievements |
The objective of this study was to investigate the effects of fuel composition on initial flame growth and minimum ignition energy. First, a sphere-propagating flame measurement system was constructed using a fixed volume vessel. The fuels used were methane, ammonia, hydrogen, heptane, and their mixtures. The growth rate of the flame kernel and laminar flame speed were measured, and data were obtained to verify the reaction mechanism in the case of co-combustion. Next, we developed a method to calculate the flame kernel growth from spark discharges considering thermal plasmas, and succeeded in predicting the extension, re-discharge, and short-circuit phenomena of spark channel under flow. Furthermore, we succeeded in predicting the fuel composition on the minimum ignition energy by using the reaction mechanism.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では，メタンに加えて，カーボンフリー燃料である水素やアンモニアを組み合わせた場合の燃焼特性を実験により計測するとともに，プラズマを含む多成分系での燃焼の数値解析手法を開発した．本成果により，反応計算の精度改善が期待できるとともに，これまで実現が難しかった最小点火エネルギを計算により予測できるようになった．本研究の成果により，内燃機関の効率改善に最適な燃料の組み合わせの机上検討が実施できるようになり，内燃機関における水素，アンモニア，合成燃料の燃焼利用促進が期待される．
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