2018 Fiscal Year Research-status Report
過給と排気再循環を併用する二元燃料ディーゼル燃焼に最適なバイオ燃料着火の条件
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17K07031
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| Research Institution | Niigata Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉本 康文 新潟工科大学, 工学部, 教授 (90167023)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 二元燃料ディーゼル機関 / 天然ガス吸入 / 過給/EGR併用 / 次世代バイオアルコール混合FAME / トレードオフ改善 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は吸気管に供給した天然ガス（CNG）をバイオ燃料噴霧で着火する二元燃料ディーゼル機関に機械式過給と排気再循環（EGR）を適用するものであり，NOxとSmokeとのトレードオフに及ぼす着火燃料性状，CNG 供給率，過給圧，およびEGR 率の影響を実験的に調査することを目的とする．平成30年度は以下の研究を実施した．
(1)昨年度の結果をふまえ，セルロース系バイオマスを原料とする次世代バイオアルコールとして，イソブタノールとイソペンタノールを選定した．ラウリン酸メチル（LME），およびパルミチン酸メチルとラウリン酸メチルとの等量混合（PLME）をベース燃料として，質量比7：3のバイオアルコール混合FAME燃料，4種を調製した．これらを過給とEGRを併用するディーゼル機関に適用した結果，アルコール混合FAMEはいずれも良好な正味熱効率を保ちながらNOxとSmokeとのトレードオフを顕著に改善することができた．この研究成果は後日、論文にまとめ公表する予定である．
(2)上記実験における着火遅れを解析した結果，イソペンタノール混合FAMEの方が二元燃料運転に適していると判断された．そこで，LMEおよび通常のディーゼル燃料（JIS2号軽油）をベースとするイソペンタノール混合燃料を調製し，適用する実験を行った．研究の結果，EGRと過給を併用する二元燃料機関では，NOxとSmokeを大幅に低減し得たが，イソペンタノール混合燃料の正味熱効率はEGR率増加にともない顕著に低下した．しかし，なんらかの方法でイソペンタノール混合燃料の着火遅れを短縮することができれば，クリーンで高効率な二元燃料運転を実現しうる可能性が示唆された．この研究成果は本年11月に開催される国際会議（SETC 2019，広島）において公表する予定である．
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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
当初の計画どおりに研究が進展している．研究で得られた成果のうちの一つは論文に取りまとめる作業が完了しており，国際会議（SETC 2019，広島）での発表を予定している．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)平成30年度の研究結果より，イソペンタノール混合燃料の着火性を改善することがポイントであることがわかった．そこで着火性がより良好なPLME（パルミチン酸メチルとラウリン酸メチルの等量混合）をベースとするイソペンタノール混合PLME燃料を二元燃料機関の着火燃料に用いる．イソペンタノールの混合比率を0, 15, 30％の3段階，エネルギーベースで定義したCNG（天然ガス）供給率を0, 20, 40％の3段階に設定し，過給の有無（ブースト圧：120 kPa, 100 kPa），およびEGR率（0～30％の範囲内）が機関性能，排ガス特性，燃焼特性に及ぼす影響を調査する．JIS2号軽油を着火燃料とした場合についても同様に実施する．以上の結果をもとに，正味熱効率を悪化させずにNOxとSmokeとのトレードオフ改善効果がもっとも高くなるようなバイオ燃料着火の条件を解明する．研究結果をとりまとめ論文を作成する．
(2)セタン価を規定する標準燃料（セタン価60, 50, 40, 30）を用いて通常のディーゼル燃焼実験を実施する．過給の有無，およびEGR率を実験変数として噴射燃料のセタン価と着火遅れとの関係を調査する．この結果を上記実験結果に適用し，CNG供給率，ブースト圧，およびEGR率を変数とする実験式導出を試みる．
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| Causes of Carryover |
実験に使用する試薬等が当初よりも少なく済んだため，残額については次年度の試薬（セタン価を規定する標準燃料）の購入費用に充てる.
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