2022 Fiscal Year Research-status Report
Study on Simultaneous Reduction Technology of NOx and Methane Slip on Using Biofuel
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19K04868
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
西尾 澄人 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20443244)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バイオ燃料 / メタンスリップ / NOx / GHG / EGR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ガス機関のメタンスリップとディーゼル機関から排出されるNOxを同時に低減するシステムの構築である。本研究ではガス燃料を一部の気筒で使用し、その排ガスを、バイオ燃料を使用する気筒にEGR（排気再循環）用ガスとして導入するシステムを提案している。この方式によりNOxが低減されると共に、メタンスリップも削減される。ただし、このようなシステムでは気筒間の燃焼のバラツキによる回転のバラツキや振動という問題が生じる。そこで、本研究では実験的に本システムの有効性を検証することとしている。
まず一部の気筒の燃料を他の気筒と違うメタンなどのガスの混焼が可能な異種燃料エンジンに改造して、気筒間のバラツキが回転数や排ガスに与える影響を調べる実験を行った。さらに、ガス燃料を一部の気筒で使用し、その排ガスをEGR用のガスとして使用するシステムに改造し、排気ガス性状への影響を調べる実験を行った。一部の気筒がメタンと液体燃料の混焼（メタンのエネルギ割合：液体燃料のエネルギ割合＝50：50）での実験、及びその気筒からの排ガス約50％をEGR用のガスとして利用（EGRに使われる排ガスは全体の排ガスの約15％）するEGR実験を行い、NOxとメタンスリップの同時低減効果を確認した。
NOx濃度はEGRを行うことにより約12％低減した。EGRにより排ガス量が約15％低減することを考慮すると約25％の削減となる。また排ガス中のメタン濃度はEGRを行うことにより約40％低減した。EGRで排ガス量が減ることを考慮すると約49％の削減となる。
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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
これまで一部の気筒の燃料を他の気筒と違うメタンなどのガスの混焼が可能な異種燃料エンジンに改造して、気筒間のバラツキが回転数や排ガスに与える影響を調べる実験を行った。さらに、ガス燃料を一部の気筒で使用し、その排ガスをEGR用のガスとして使用するシステムに改造し、排気ガス性状への影響を調べる実験を行った。
今年度は、主に本研究の成果を講演会で発表するとともに、査読論文としてまとめる作業を行った。なお、本研究の成果の概要は次のとおりである。ガス燃焼の気筒がメタンと液体燃料の混焼（メタンのエネルギ割合：液体燃料のエネルギ割合＝50：50）での実験、及びその気筒の排ガスをEGR用のガスとして使用するEGR実験（EGR率：15％）を行い、NOx低減（約25％）及びメタンスリップの低減を確認した。（最初の混焼で約15％メタンスリプしたが、EGRによりその約半分を再燃焼させた）
研究の進捗状況としては、おおむね順調に進展している。しかし、本研究の2年目に私自身が腎臓癌になり、コロナ禍において手術を受けることになり、計画通りにエンジン実験が行えなくなったため、本研究の成果を査読論文にまとめるためにもう一年延長することとした。なお、査読論文はほぼ完成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の今後の推進方策については次のように考えている。本研究をあと一年延長し、本研究の成果を査読論文としてまとめる予定である。研究はほぼ完了しており、これまでの実験結果を整理し詳細に解析し、論文投稿（日本マリンエンジニアリング学会誌）し、査読意見の対応をする予定である。
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| Causes of Carryover |
これまで一部の気筒の燃料を他の気筒と違うメタンなどのガスの混焼が可能な異種燃料エンジンに改造して、気筒間のバラツキが回転数や排ガスに与える影響を調べる実験に加え、ガス燃料を一部の気筒で使用し、その排ガスをEGR用のガスとして使用するシステムに改造し、排気ガス性状への影響を調べる実験を行った。
研究はほぼ完了しており、研究の進捗状況としては、おおむね順調に進展している。しかし、本研究の2年目に私自身が腎臓癌になり、コロナ禍において手術を受けることになり、計画通りにエンジン実験が行えなくなったため、本研究の成果を査読論文にすることが行われていない。このため、本研究をもう1年延長し、本研究の成果を査読論文としてまとめ公表する予定である。このため、論文投稿の費用が必要であり、次年度使用額が生じた。
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