2021 Fiscal Year Annual Research Report
微量化学種の導入による非定常噴霧燃焼空気エントレインメントの高応答制御
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19K04208
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小橋 好充 北海道大学, 工学研究院, 助教 (80469072)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 内燃機関 / オゾン / 着火 / 燃焼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに，500K以上の雰囲気温度において，微量のオゾンと炭化水素が共存することで活性な化学種が生成されること，およびこれを噴霧火炎が取り込むことで，着火遅れならびに燃料噴射ノズルから燃焼が生ずるまでの非燃焼区間長が制御できることを明らかにしている．
このことをふまえ，本年度は，筒内に直接噴射した少量の軽油を着火源とし，天然ガスの予混合気を燃焼させる方式において，微量なオゾンを添加した．その結果，オゾン由来の酸素ラジカルが予混合気中のガス燃料と反応して，HCHOやH2O2といった着火に重要な中間生成物を生成し，それを軽油噴霧が取り込み，着火が促進されることがわかった．特に，数十ppm程度のオゾンであっても，それが生成するHCHOおよびH2O2は軽油噴霧の着火を促進するに十分な濃度であることが重要な点であった．さらに，オゾン添加によってガス燃料そのものを着火させるには高濃度のオゾンが必要となるが，数十ppm程度のオゾンでも，ガス燃料が生成した中間生成物によって軽油噴霧の着火を促すことは可能であることが明らかとなった．
最終的には，軽油を圧縮行程の早期に噴射し，ガス燃料由来の中間生成物を噴霧内により多く取り込むことにより，噴霧火炎の燃焼制御の自由度が高まることを提案するとともに，実機関においてもそのことを実証した．
今後は，新たに考案した本方式を，カーボンフリー社会実現に期待されるメタンあるいは水素等を主燃料とするデュアルフューエル燃焼方式に適用し，熱発生率履歴を任意に制御することで，非石油系燃料を高効率に燃焼する方法を検討する予定である．
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