2015 Fiscal Year Annual Research Report
微粒子形成前駆体の生成を削減する新規高効率燃焼システムの開発
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15H03929
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
小口 達夫 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90324491)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高島 和則 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60303707)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃焼工学 / 自着火 / ラジカル / 多環芳香族炭化水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放電プラズマを起源とするラジカルソースにより，内燃機関内部で発生するすす(PM)前駆体の生成・集積を抑制し，さらにそれを燃焼器内に還元して燃焼効率を上昇させる機構を開発する．本年度においては，内燃機関内部（エンジンシリンダ塔内および表面）で発生するPM前駆体(多環芳香族炭化水素等)を直接に検出・観測し，その生成経路を特定することを目的として，研究を推進した．
まず，既存のシステムである模擬エンジン装置としての繰り返し型急速圧縮膨脹反応器を活用し，圧縮自着火による燃焼過程で生成するPAH等検出システムを構築し，実際にサンプリングを行って計測を試みた．その結果，圧縮過程における圧力上昇等のため非常に大きな振動が伝わり，計測に影響を与えたり装置システムにダメージをもたらす恐れがあり，振動を吸収するための改良が必要と判明した．そのため，接続方法ならびに装置の構造を工夫し，振動の低減に努めた結果，計測に支障が無い程度に抑えることができた．
また，PAH生成のメカニズムに関連し，酸素共存下におけるPAH生成に与える影響について実験的に検証した．その結果，酸素共存下においても，生成される反応中間体に酸素原子が含まれる化合物は検出されず，PAH生成量は種類により増減の仕方に差違が見られることがわかった．この結果を既存のPAH形成メカニズムと照らし合わせると，一部の反応経路や分子構造の見直しが必要であることが示唆された．
さらに，燃焼前の試料に対しラジカル等活性種を含む既燃試料を添加した場合，自着火性に与える影響についてモデル計算を行って検討した．その結果，添加する量や燃料と酸素の比率，繰り返し回数などにより，着火が加速する場合と減速する場合があることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画通り，PAH類の検出および燃焼条件におけるその生成の影響について検討が進んでおり，振動等の問題点も概ね解決済みである．そのため，このまま進展させることで当初計画を達成できると見込まれる．
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| Strategy for Future Research Activity |
PAH生成からPMへ至る過程は，化学反応の面からみてほとんど解明がすすんでいない．そのため，燃焼排ガスにおいても実際にPMに至らないように処理するためにどのポイントで実装をすればよいかを明らかにすることが課題である．従って本研究においても今後その点に注目し，排気ポートから排出される燃焼排ガスの観察と分析を進める予定である．
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