高圧噴射と選択排気再循環の組合せによるディーゼル機関の低汚染化

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555048
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 池上 詢 京都大学, 工学部, 教授 (70025914)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻村 欽司 (株)新エィシーイー, 研究部長 ; 福田 昌准 津山高専, 機械工学科, 助教授 (80141919) ; 山根 浩二 京都大学, 工学部, 助手 (10210501) ; 塩路 昌宏 京都大学, 工学部, 助教授 (80135524)
• Keywords: ディーゼル機関 / 高圧燃料噴射 / 排気再循環 / 窒素酸化物低減 / 水噴射 / 化学吸収 / 二酸化炭素

Research Abstract

ディーゼル機関から排出される微粒子(すすおよび青白煙)と窒素酸化物は環境保全の点から極めて憂慮され,その低減が強く求められている.本研究は二酸化炭素や水などの3原子分子の選択排気再循環と電子制御高圧噴射の2つのコンセプトによって微粒子および窒素酸化物を同時低減し高効率なディーゼル燃焼システムを確立することを目的として行った.
まず,高圧噴射に関しては,各部耐久性の向上と噴射時期などの電子制御化を行なった.さらに,エンジン試験を行ない,その結果,噴射時期を遅くした状態でも発煙がなく,従来の噴射系よりも窒素酸化物濃度を低くできること,噴射圧力を負荷の低下とともに下げることが可能なため,高負荷では排気煙を減らし中負荷では窒素酸化物を低濃度に保てること,また,噴射特性が機関回転数にほとんど依存しないので,低速高負荷でも良好な燃焼が実現できることなどを明らかにした.
一方,選択排気再循環システムに関しては,簡素な排気水再循環システムの設計データを得るために,排気から得られる凝縮水量が種々の場合を想定して,吸気管内へ水を噴射して水量が機関性能および排気特性に及ぼす影響を機関性能試験によって調べた.その結果から排気水再循環のさいの窒素酸化物および排気煙濃度の予測を行った.とくに,燃料噴射時期を適切に選ぶと排気からの凝縮水量が多い高負荷では窒素酸化物を通常の半分以下に低減でき,燃料消費率および排気煙の悪化もほとんどないことが明らかになった.したがって,前述の高圧燃料噴射と組み合わせることによって大幅な排気浄化を見込むことができる.なお,排気二酸化炭のモノエタノールアミン水溶液による化学吸収法を用いる再循環システムについては,熱交換器の伝熱計算などの理論計算を行なって設計・試作し,現在実証試験を継続している.

Research Products

• [Publications] 山根浩二: "スプールの加速を利用した油圧パルスの発生" 日本機械学会論文集B編. 59-557. 276-281 (1993)
• [Publications] 池上 詢: "スプールの油圧加速方式による高圧燃料噴射システム" 日本機械学会論文集B編. 59-559. 872-879 (1993)
• [Publications] M.IKEGAMI: "A High-Pressure Diesel Fuel Injection System Using Spool Acceleration and Oil Hammering" SAE Tech.Paper Series,SP-971,No.930599. 77-88 (1993)
• [Publications] 竹内勝彦: "ディーゼル機関用スプール加速式高圧燃料噴射システムの噴射特性" 日本機械学会講演論文集(関西支部第68期定時総会講演会). No.934-2. 191-193 (1993)
• [Publications] 池上 詢: "ディーゼル機関の高圧燃料噴射における適正ノズルオリフィス径" 日本機械学会論文集B編. 59-568. 4046-4051 (1993)
• [Publications] 福田 昌准: "水選択排気再循環によるディーゼル機関の窒素酸化物の低減" 日本機械学会第72期全国大会講演会. (発表予定). (1994)