2020 Fiscal Year Research-status Report
Study of a reactivity controlled compression ignition engine fueled with ammonia and diesel
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20K04946
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
仁木 洋一 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 (10511587)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 代替燃料 / アンモニア / 反応性制御圧縮着火燃焼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ディーゼル機関の給気にガス状のアンモニア（NH3）を供給することで、軽油とNH3の混焼運転を行った。NH3混焼率（軽油とNH3の供給熱量の合計に対するNH3の熱量比率）は最大で69％であり、今年度の目標である混焼率50％を達成した。ガス状であってもNH3を十分な量が供給できることが判明したので、本研究の主目的である軽油とNH3を用いたRCCI（反応性制御圧縮着火）燃焼の実験を優先して実施した。そのため、NH3を液状で供給する装置の製作は次年度に延期することとした。
軽油とNH3を用いたRCCI燃焼の実験においては、NH3混焼率約45％一定として、軽油の噴射時期を、-10から-65度BTDC（上死点前）まで進角して機関性能・排ガス組成を測定した。その結果、排ガス中の未燃NH3と温室効果を持つ亜酸化窒素（N2O）が、-35度BTDC（上死点前）より進角することで、減少することを確認した。これは、軽油が燃焼室内に分散しNH3の燃焼反応を促進したためであると考えられた。また、既存の文献の報告と比較した結果、軽油の進角による燃焼の変化は、従来の軽油の噴霧拡散燃焼の形態から、予混合燃焼主体の燃焼に変化していることが予測された。さらに、軽油噴射時期を-45度BTDCに進角した状態で、軽油の噴射量とNH3の噴射量を変更して試験をした結果、軽油とNH3は、それぞれ反応性の高い燃料と低い燃料として働くことで、RCCI燃焼を実現し着火のタイミングや燃焼速度を、ある程度操作できうることを確認した。
今年度の成果として、上述の実験結果を基に軽油によるNH3の燃焼促進効果と軽油とNH3によるRCCI燃焼の有効性を報告する国内発表2件行い、英語論文を米国機械学会のJournal of Engineering for Gas Turbines and Power誌に投稿し受理（掲載号未定）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
研究実施中に、当所の計画から初年度と次年度の計画を入れ替えて実施しているが、主目的である軽油とNH3を用いたRCCI（反応性制御圧縮着火）燃焼の実験は進展しており、次年度に実施することにした研究項目についても、次年度にて十分に実施可能である。よって、おおむね順調に進展している評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように、本研究の主目的である軽油とNH3を用いたRCCI（反応性制御圧縮着火）燃焼の実験を優先して実施し、軽油とNH3を用いたRCCI燃焼の有効性を確認できた。そのため、2年度目は、さらなるNH3供給量の増加と制御の高度化に注力し、NH3を液状で供給する装置の製作と数値計算による燃焼解析を優先して実施する。
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| Causes of Carryover |
ディーゼル機関の給気にガス状のアンモニア（NH3）を供給することで、軽油とNH3の混焼運転を行った。NH3混焼率（軽油とNH3の供給熱量の合計に対するNH3の熱量比率）は最大で69％であり、今年度の目標である混焼率50％を達成した。ガス状であってもNH3を十分な量が供給できることが判明したので、本研究の主目的である軽油とNH3を用いたRCCI（反応性制御圧縮着火）燃焼の実験を優先して実施した。そのため、NH3を液状で供給する装置の製作は次年度に延期することとした。
繰り越し分は、NH3の供給量をさらに増加するために、NH3を液状で供給する装置を製作する費用に使用する。
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Research Products
(4 results)
