2017 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年度までに、各燃料の着火遅れに対する周囲ガス圧力・温度・酸素濃度依存性の定量評価を行い、着火遅れに関する3Dマップ（縦軸に着火遅れ、2つの横軸に上記3パラメータのうち2つをとった3次元グラフ）を作成した。H29年度は実機関高圧・高温場を実現するために圧縮比可変急速圧縮膨張装置の完成を目指すとともに、これまでの知見を基に、ブタノールとペンタノールに対し、実機関を用いた着火・燃焼特性試験を実施し、実用化に向けての検証を行った。その結果を国内会議発表2報という形で結実させた。また、H28年度に国際会議で発表した論文1報を精査し直して、専門雑誌への掲載が決定した（現在in print）。
また、H28年度に実施した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の結果を基に、H29年度はエタノールの自着火に必要な周囲ガス条件を明らかにすべく数値実験（噴霧周囲ガス圧力と温度をパラメータとした数値解析による自着火成立条件（周囲ガス圧力&温度の組み合わせ条件）の探査）を実施し、現在も継続中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
圧縮比可変急速圧縮膨張装置は完成したものの、設計時の想定よりも摩擦損失が大きく、動力不足で、圧縮比22、ポリとロープ指数1.35として設定した圧縮圧力を実現することができず、動力供給方法の根本的見直し・再設計の必要性がでてきた。その改良に時間を費やしてしまい、H29年度中に本実験をすることができなかったために、当初の予定より実験が遅れている。現在、建設機械用のスターターモーター2基と同フライホイールによる動力供給系が完成し、試運転状況にある。
また、数値解析の担当は研究代表者であるが、研究代表者が大学全体の教育改革に関する学長直轄の委員会委員に就任し、その業務により研究活動が圧迫され、当初予定していた条件での数値解析を完遂することができなかったために、数値解析についてもやや予定より遅れている状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験においては圧縮比可変急速圧縮膨張装置を早急に稼動させ（H30年度7月中には本実験開始予定）、エタノールリッチのエタノール・ジエチルエーテル混合燃料およびエタノール単体を燃料として、実機関に近いガス流動を伴う高圧・高温場における混合気形成過程および自着火現象の可視化実験を行い、着火遅れの周囲ガス条件（圧力、温度、酸素濃度）依存性を定量的に調べて、これまでに得られている3Dマップの拡張を行う。
また、数値解析においてはH30年度にCFDの専門家を研究分担者に追加（既に承認済み）できたことで、エタノール単体に対して周囲ガスの自着火成立条件を明らかにするためのパラメータ試験を急ピッチで実施する予定である。更に、当初の研究計画にはなかった、上記の急速圧縮膨張装置をモデルとした数値解析も実施することで、実験結果との照合により、物理化学モデルの観点で現象を考察する予定である。以上により、研究計画当初予定の遅れを取り戻すべく、研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
H29年度の実支出額が￥1,399,999-であり、1円の残額が発生しました（消費税分の端数です）。この残額1円はH30年度の物品費に充当したいと思います。したがいまして、H30年度は直接経費\1,200,001-として研究を遂行する予定です。
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