メタノール燃料の燃焼排気ガスの特性と生成機構に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04832039
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 植竹 和也 日本大学, 理工学部, 助教授 (40059051)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 昌三 東京大学, 工学部, 教授 (30114557)
• Keywords: メタノール燃料 / 燃焼排気ガス / 気相ラジカル / エンジン回転数 / 噴射時間 / スピントラップ / アルコキシラジカル / アルキルラジカル

Research Abstract

メタノール燃料は自動車ガソリン等の代替燃料として,また環境調和型エネルギーとして注目されている。メタノール燃料の燃焼排気ガス組成と生成割合,特にアルデヒドや亜硝酸エステルなどの微量成分の生成挙動については必ずしも明かではなく,また燃焼排気中の気相ラジカルの生成についてはほとんど知られていない。
本研究では燃焼反応実験装置KRS-RG6097型(モデル装置)と実用エンジンを用いて,メタノール燃料を種々の条件下で燃焼させて得られる結果と考察から,燃焼排気ガスの特性と生成機構を解明し,有害成分の発生低減化の方法に関する知見を得るための一助とする。
本年度はニートメタノールについて,モデル装置を用いて定量的な結果を得るための実験を行っているところなので,詳細は次年度報告とする。ここでは,実用エンジンとして電子制御式燃料噴射装置仕様(トヨタ製corona E-ST,1800CC)を使い,メタノールを種々の運転条件下で燃焼させたときの生成成分と気相ラジカルとの関係及びESRスペクトルの解析を行った。排気中の気相ラジカルは,O・IM PBN(α-フェニル‐N‐t‐ブチルニトロン)-ベンゼン溶液にバブルさせスピントラップして採取後ESRで測定した。
気相ラジカルは燃料の空燃比を変化させて,エンジンの回転数や噴射時間(燃料の濃度)との関係でみると,理論空燃比のとき,回転数増加排気温度上昇に伴い,ラジカル濃度が増加する傾向が認められた。しかしラジカル生成と一酸化炭素などの間には相関が得られなかった。ESRスペクトルのESRシュミレーションソフトで解析した結果,1:aN=13.4G,aH=2.1G,2:aN=13.9G,aH=2.7Gの2成分からなり,前者はアルコキシラジカル,後者はアルキルラジカルであると推定された。