2015 Fiscal Year Research-status Report
排気ガス組成制御による大量EGRガソリンエンジンの研究
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15K05839
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| Research Institution | Nippon Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中野 道王 日本工業大学, 工学部, 教授 (90394692)
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2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 内燃機関 / 排ガス / 含酸素炭化水素 / 含窒素炭化水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１ 供試機関の排ガスをN2ガス（マスフローコントローラーで流量制御）で希釈し，同時に管壁温度を50℃以下に一定とすることで，水分凝縮を抑制しつつガス温度を50℃以下に冷却可能なサンプリングラインを製作した．
２ 4ストローク空冷単気筒火花点火式機関を用いて，n-heptaneを燃料とした排ガス成分をGC×GC-TOFMSで分析した．対象を，炭化水素(C-H)，含窒素炭化水素(C-H-N)，含酸素炭化水素(C-H-O)，酸素原子と窒素原子の両方が付加した炭化水素(C-H-N-O)の4種類とし，空気過剰率を0.75から1.23に変化させて比較したところ，以下の結果が得られた．(1)化合物が同定されたピークの数としては，C-H-Oが最も多く，次にC-Hが多い．これらに対してC-H-N-OはC-H-Oの1/6程度であり，C-H-NはC-H-Oの1/20以下であった．(2)全ての化合物の分類において，希薄化することで同定されたピーク数は増加し，過濃化することでC-Hだけが増加する．ただし，大幅に希薄化を進めると同定されたピーク数は減少した．(3)芳香族炭化水素を骨格とする化合物として同定されたピークの数に着目すれば，過濃化によりC-Hが増加し，希薄化によりC-H-OおよびC-H-N-Oが増加するという明確な傾向が表れた．(4)C-HとC-H-Oに着目して，同定されたピークについて炭素数を比較したところ，炭素数は2から20程度の範囲にあり炭素数7のピーク数が最も多かった．また，芳香族系化合物に着目すれば，空気過剰率が0.75の場合には，多環化が進むことを反映して炭素数8～12のC-Hが多く，一方で空気過剰率が1.23の場合には，炭素数7および8のC-H-Oが増加した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定していた捕集チューブの充填材の検討が未実施である．これまで用いてきたTenaxTAでは十分に捕集できない低沸点炭化水素の存在を確認するために，低沸点炭化水素の捕集に適した充填材（CarbopackB/CarbopackX）を用いることによる効果を明らかにする予定であったが，サンプリングラインの製作に時間を要したために実施できなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
１ 平成28年度：(1)捕集チューブの充填材の検討を行う．これまで用いてきたTenaxTAでは十分に捕集できない低沸点炭化水素の存在を確認するために，低沸点炭化水素の捕集に適した充填材（CarbopackB/CarbopackX）を用いることによる効果を明らかにする．(2)他の単成分燃料を用いた場合の排ガス成分の解明を目指す．n-heptaneと比べて分子構造や反応性が明らかに異なるtolueneおよびcyclohexaneを対象として，H27年度に構築した手法をもとに排ガス成分の解明を試みる．
２ 平成29年度：燃焼促進物質の生成に有効な燃焼条件の検討を目指す．当量比を0.9，1.0，1.1と変化させ，排ガス成分への影響を明らかにする．その上で，本研究で燃焼促進物質として着目している酸素原子を複数有する含酸素炭化水素に及ぼす影響を明らかにする．なお，燃料としては，単成分燃料であるn-heptane, tolueneおよびcyclohexaneを用いる．
３ 平成30年度：燃焼促進物質による大量EGR燃焼の実証実験を行う．当量比を自由に制御可能な二台の単気筒エンジンを，模擬EGRとしての排ガスを供給するエンジン（排ガス供給エンジン）と，これを供給されて出力などの性能を計測するエンジン（性能評価エンジン）として用いる．排ガス供給エンジンからは，前年度までに得られた知見から燃焼促進に有効な排ガスを排出させ，これを性能評価エンジンのEGRとして供給することで大量EGR燃焼での燃焼悪化抑制効果を確認する．燃料には，n-heptane, tolueneおよびcyclohexaneの単成分燃料と市販ガソリンを用い，燃料性状による差異と市販ガソリンを用いた場合の効果を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
研究を進めていく上で，必要に応じて研究費を執行したため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究内容に変更はなく，前年度の未達分を含め当初予定した研究内容を進める．
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