2016 Fiscal Year Research-status Report
再生可能バイオマス由来アルコール燃料の噴霧自着火現象解明およびその制御技術開発
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16K06135
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
齊藤 弘順 崇城大学, 工学部, 教授 (00331059)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 浩二 崇城大学, 工学部, 准教授 (00454950)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アルコール / ディーゼル機関 / 自着火 / 燃焼 / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は再生可能バイオマス由来のアルコールを燃料とする定置型/移動型転用可能な汎用高効率アルコールディーゼルの実現を目指している。そのキー技術となるアルコール噴霧の着火・燃焼制御技術を確立すべく、アルコール噴霧の自着火支配要因に関するデータベース構築が本研究の目的である。
実験にはエタノール（E）とジエチルエーテル（D）の混合燃料を用い、ED混合割合を変化させることで燃料物性（自着火主要因子は理論空燃比と蒸発潜熱）が着火遅れに及ぼす影響を調べ、燃料毎のデータベース構築を目指している。H28年度は、パラメータ範囲を拡大させ、各燃料の着火遅れに対する周囲ガス酸素濃度依存性の定量評価をH27年度に引続き行い、着火遅れに関する3Dマップ（縦軸に着火遅れ、2つの横軸に周囲ガス圧力と酸素濃度をとった3次元グラフ）を改訂した。これによって周囲ガスの高圧化が自着火性改善に寄与するために必要とされる周囲ガス酸素濃度条件についても燃料毎の傾向を明確に把握できるようになった。周囲ガスが高圧であるほど着火遅れの周囲ガス酸素濃度依存性は小さくなるものの、空間的な着火位置は周囲ガス酸素濃度が高くなり30％を超えると噴霧上流側へと移行し、拡散燃焼主体の輝炎を伴う燃焼形態へ変化することを明らかにした。H28年度はこの結果を雑誌掲載2報と国際会議発表1報という形で結実させた。
更に軽油とエタノールを対象に噴霧混合気形成過程および自着火現象までの数値解析を行い、噴霧内部の空間的濃度・温度分布ならびにそれらの時間履歴を明らかにした。これまでの空間平均値論から得ていたアルコール燃料の自着火性の悪さに関する理由を噴霧内部構造の解明によって理論的に裏付けることができたとともに、実験結果との比較から数値計算精度の妥当性についても検証することができた。H28年度はこの結果を国際会議発表1報という形で結実させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
進捗が予定よりも遅れた一番の理由は、H28年4月14日夜と15日深夜（日付上は16日）におきた熊本大地震によって実験室が物的に打撃を受け、実質的には年末まで復旧作業に費やさざるを得なかったためである。新たに実験した内容が量的にも少なかったため、H27年度データにパラメータ範囲を拡大したデータを加えることで、自着火現象に対するデータベースの範囲を一部広げるに留まった。また、数値解析については、実質ストップに近い状態となってしまったため、H27年度に得た結果を精査し直し、国際会議での発表までは行えた。
以上の通り、進捗としては遅れは否めないものの、一定の成果を上げるとともに、復旧も完了させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究室・実験室の復旧はほぼ完了したので、当初の研究計画に沿って、実験については急速圧縮膨張装置を完成させ、より実機関に近い高温・高圧の周囲ガス条件下における、エタノールリッチの混合燃料（ジエチルエーテルとの混合）およびエタノール単体の噴霧可視化実験を行い、周囲ガス条件（圧力・温度・酸素濃度）が自着火に及ぼす影響を定量的に示すデータベースの拡張を行う。
また、数値解析においては、自着火判定の指標に着目し、局所温度＆空気過剰率分布のみならず中間生成物であるラジカルの局所モル分率分布を調べ、エタノール単体での自着火現象に対する化学的視点での考察を進める。数値計算によって得られた知見を基に、実験検証を行うことで、アルコール噴霧の自着火現象に対する物理・化学メカニズムの解明を目指す。
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Research Products
(5 results)
