2016 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 / 成分分析 / 含酸素炭化水素 / 低温酸化反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１ 排ガスサンプリングで使用する捕集チューブの充填材が分析結果に及ぼす影響を，2種類の充填材（Tenax TAおよびCarbopack B/Carbopack X）を用いて検討した．その結果，Tenax TAは高沸点成分に，Carbopack B/Carbopack Xは低沸点成分に，それぞれ高い捕集能力を示した．しかし，検出された各成分の信号強度を比較した結果，その差は小さいことから今後の分析では特に必要がない限りTenax TAを用いることにした．
２ 4ストローク空冷単気筒火花点火機関を用いて，n-heptaneを燃料としてGC×GC-TOFMSによる詳細は排ガス成分の分析を実施した．その結果，正常な燃焼状態においても，排ガス中には低温酸化反応の中間生成物から生じたと考えられる化合物（heptanoneおよびheptanedione）が検出された．これらの成分は，低温酸化反応の過程で燃料分子に酸素分子が一つまたは二つ付加したのちにいくつかの反応ステップを経て生成されたものと考えられる．既存の詳細反応モデルでは，酸素分子が付加したのちにOHラジカルを放出するとともに低級含酸素炭化水素に分解すると考えられているため，heptanoneおよびheptanedioneは考慮されていない．しかし，今回の研究は初めてこれらの化合物の存在を示したものであり，残留ガスやEGRには低温酸化反応から生成された含酸素炭化水素が含まれることを示唆した．また，詳細反応モデルによる排ガス成分のシミュレーションを行うためにはモデルの改良が必要であることを示唆した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
捕集チューブの充填材の影響を明らかにし，またn-heptaneを燃料とした実験からheptanoneやheptanedioneを検出したことは大きな成果であったが，n-heptaneと比べて分子構造が大きく異なるtolueneやcyclohexaneを対象とした検討はできなかった．なお，tolueneやcyclohexaneを用いた実験は平成29年度に速やかに実施する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度：当量比を0.9，1.0，1.1と変化させ，排気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．
平成30年度：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としての排気ガスを供給するエンジン（排気ガス供給エンジン）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．排気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気ガスを排出させ，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 |
研究計画に大きな変更はなく，前年度の未達分を含めて当初予定した研究を進める．
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