2017 Fiscal Year Research-status Report
最新ディーゼル燃焼に適合する修正セタン価および分子構造に基づく新着火性指標の提唱
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17K06177
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小川 英之 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40185509)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ディーゼルエンジン / 着火性 / 着火遅れ / 燃料 / セタン価 / 排気再循環 / 圧縮比 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種運転条件におけるセタン価正標準燃料の着火遅れを計測し，着火遅れとセタン価の関係の検討した．実験にはコモンレール噴射系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンを用い，吸気酸素濃度および吸気温度を広い範囲で系統的に設定して各条件の着火遅れデータを取得した．計測に当たっては，着火が上死点で生ずるように随時燃料噴射時期を設定し，その時期を正確に読み取ることで着火遅れを求めた．吸気温度を広範に設定することで，セタン価が15から100の範囲で各燃料が運転可能な場合について計測を行った．その結果，セタン価および圧縮比が同一であれば，着火遅れはおおむねEGRによる吸気酸素濃度の低下の1.67乗に比例して増加すること，この際，吸気酸素濃度の低下は二酸化炭素および水の増加とそれによる比熱比および圧縮端温度の低下も同時に生じており，着火遅れの増加はこれらが相乗的に作用していると考える必要があるが，着火遅れに対して最も強い因子は吸気酸素濃度であることが明らかとなった．高セタン価・高圧縮比ほど吸気酸素濃度の低下による着火遅れの増加量が小さく，低吸気酸素濃度・低圧縮比でも安定した運転が可能となった．セタン価および圧縮比が同一であれば，着火遅れは吸気温度の低下に伴っておおむね直線的に増加し，この際，低セタン価・低圧縮比ほど，吸気温度の低下に伴う着火遅れの増加の度合が大きくなることが明らかとなった．昨今のディーゼルエンジンにおける通常の運転で設定可能な範囲においては，吸気酸素濃度の低下のほうが吸気温度の低下に比べて着火遅れの増加量が大きいため，たとえば予混合着火燃焼で着火遅れの増加を図る際には，吸気温度よりも吸気酸素濃度を低下させるほうが効果的であることが示唆された．
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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
当初の予定通り，コモンレール噴射系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンを用い，吸気酸素濃度および吸気温度を広い範囲で系統的に設定してセタン価正標準燃料の着火遅れを計測し，着火遅れとセタン価の関係のを把握するとともに，分子構造が既知の単組成炭化水素および軽油などの実用燃料を用いて同一条件で着火遅れを測定してセタン価正標準燃料の着火遅れと対比することにより，各燃料の修正セタン価を求めることができており，おおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
過給および250 MPaまでの高圧噴射が可能なコモンレール噴射系など最新の燃焼系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて，種々の運転条件におけるセタン価正標準燃料の着火遅れを計測し，これをデータベースに加えることで修正セタン価の信頼性を向上させるとともに，修正セタン価を目的変数，分子構造パラメータを説明変数として多重解析を行うことにより，新たなPDI indexの算定式を構築する．分子構造パラメータとしては，各パラメータと修正セタン価との単相関やパラメータ間の多重相関などを考慮しながら，必要に応じて見直しを行い，最終的にはH-NMR分析などにより容易に求めることができる分子構造パラメータで構成する算定式とし，機器分析で簡便に求めることができる着火性指標を提唱する．さらに，PDI indexを求めた各燃料について，実際のディーゼルエンジンを用いて様々な運転条件で着火遅れを実測し，PDI indexの適合性を検討するととに．着火遅れ期間中の温度および圧力経過と修正セタン価から，Livengood-Wuの着火遅れ理論におけるアレニウス式の各定数を修正セタン価別に求める．
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| Causes of Carryover |
少額であったため，次年度の消耗品代ととして繰り越すこととした．
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Research Products
(2 results)
