| Project/Area Number |
20K04946
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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 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
Niki Yoichi 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10511587)
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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 |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | アンモニア / 二元燃料 / RCCI / ディーゼル / CFD / OpenFOAM / 代替燃料 / 反応性圧縮着火燃焼 / 反応性制御圧縮着火燃焼 / 反応性制御圧縮着火 / 混焼 / デュアルフューエル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、舶用ディーゼル機関からの二酸化炭素排出量削減に寄与するために、舶用ディーゼル機関において、アンモニア（NH3）と軽油を混焼させる燃焼方式の開発に資する研究である。反応性の悪いNH3を燃焼させると、未燃NH3や温室効果のあるN2Oを排出する恐れがある。本研究では、軽油とNH3を燃焼室内において混合し、圧縮着火させる反応性制御圧縮着火（RCCI）燃焼技術を用いて、未燃NH3やN2Oの排出量を増加させないで、より多くのNH3をディーゼル機関において燃焼させる事が可能な混合比率や軽油噴射条件等を、試験用単気筒ディーゼル機関を用いた実験と化学反応機構を用いた数値計算により明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
To reduce CO2 emissions from marine diesel engines, the use of ammonia (NH3) as an alternative fuel has been focused. This research studied NH3-diesel co-combustion. Development of the combustion strategy for the mitigation of unburned NH3 and N2O emissions, which can be emitted NH3 fueled engines, was conducted, and using computational fluid dynamics (CFD) simulation investigated the mechanism of the reduction of unburned NH3 and N2O emission. The experimental investigation using a single-cylinder diesel engine revealed emission characteristics and a decrease in unburned NH3 and N2O emissions through the implementation of early pilot fuel injection. Investigating the NH3-diesel combustion with a 3-D CFD simulation identified the mechanisms responsible for the reduction in unburned NH3 and N2O emissions achieved by employing early pilot fuel injection.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
NH3は、カーボンフリー燃料として水素に比べて液化しやすい性質のため大量輸送や長期貯蔵に適しており、水素キャリアとして注目されている。さらに、NH3の直接燃焼についても発電や工業炉への利用に注目が集まっており、NH3を燃料として利用する技術開発による社会への波及効果は高いと考えられる。また、ディーゼルエンジンにおいて、温室効果ガスの排出削減を目的にNH3と軽油を混焼するためには、燃焼過程での軽油とNH3の相互作用や、NH3やN2Oなどの環境負荷物質の低減技術は必須である。本研究で得られた知見は、限られたものであるが、今後の研究開発に役立つものであると考えている。
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