| Project/Area Number |
23K03702
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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 | Sojo University |
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Principal Investigator |
齊藤 弘順 崇城大学, 工学部, 教授 (00331059)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | アルコール / 噴霧 / 自着火 / 燃料噴射制御 / 数値解析 / 噴霧自着火可視化実験 / ディーゼル |
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| Outline of Research at the Start |
純アルコールディーゼルエンジン開発のキー技術は自着火制御である。これまでの基礎研究で得た知見（アルコール噴霧の自着火現象を律速する周囲ガス条件）を基に、物理・化学両側面からの現象理解の積み上げによる自着火制御法に関するアイディアを提案し、それを現有の急速圧縮膨張装置ならびに様々な燃料噴射を制御できるコモンレール式燃料噴射装置を搭載した実機に適用して、その効果を実験および数値解析により検証する。数値解析による予測と実験検証を繰り返しながら、現象解明とともに、着実に実用化に向けた技術開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
数値解析の検証に使用する予定の急速圧縮膨張装置（Rapid Compression and Expansion Machine:以降RCEMと略記）の最終組み立て、駆動系稼働確認のための試運転および噴霧可視化の予備実験を行った。しかし、駆動系に問題が見つかったため、その改修を優先させたため、パラメータ試験にまでは至らなかった。
そこで、実験に先立ち、RCEMを対象に燃料噴射タイミングがアルコール噴霧自着火特性に及ぼす影響を調べる数値実験を実施し、解析結果を"Transactions of the TSME (2023) Journal of Research and Applications in Mechanical Engineering"に投稿し、同雑誌のVol.11, No.1, pp1-10に掲載された。主たる知見としては、燃料噴射タイミングは自着火特性に対し、極めてsensitiveである。これは周囲ガス圧力・温度がエタノール噴霧自着火の成立条件付近であり、エタノール噴霧へのエントレインする周囲ガス条件がTDC付近で大きく変化するためである。したがって、機関負荷および回転数に応じて燃料噴射タイミングを細やかに制御する必要がある。しかし、その制御によって、軽油と同等の熱発生特性を示すことも可能である事を示唆した。以上より、将来的なエンジンの圧縮自着火燃焼制御に向けたデータベース構築に向けて、RCEMを用いて実験と数値解析の双方の検証を繰り返す必要性を見出すに至った。これを研究計画調書作成当時よりも具体的な目的に据えることにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
数値解析の検証に使用する予定の急速圧縮膨張装置（Rapid Compression and Expansion Machine:以降RCEMと略記）の駆動系に問題が認められたため、試運転・噴霧可視化の予備実験にとどまり、RCEMを用いたエタノール噴霧の自着火・燃焼特性を調べるパラメータ試験にまで至らなかったため。
但し、2023年度中に駆動系の問題は、部品の再製作・交換等により、また、組立における往復動の軸およびクランク軸芯の調整および圧縮行程での負荷を支える土台の固定強化によって、ほぼ解消することができた。しかしながら、使用しているトラック用中型ピストン（Φ150mm）のピストンリングだけでは、ガス漏れが多く、当初予定の圧縮比では目標圧縮ガス圧力に達しないことが明らかになった。したがって、この対処にもう半年ほど要すると考えている。しかし、2024年度中にはパラメータ試験を開始することができると思われ、当初の研究計画と比較すれば、”やや遅れている”程度であると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験については、急速圧縮膨張装置（Rapid Compression and Expansion Machine:以降RCEMと略記）の問題を早急に解決し、エタノール噴霧の自着火・燃焼特性を調べるパラメータ試験を開始する。
実験結果と既に実施済みの数値解析結果の検証を行い、アルコールディーゼル実現に向けた吸気（給気）加圧加熱方法ならびに燃料噴射制御法（噴口径・噴射圧力・噴射期間・噴射タイミング）を示唆する。
また、当初予定通り、数値解析においては、化学的な視点から自着火主要因となる活性化学種の生成反応経路の解明を試みる。
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