2022 Fiscal Year Annual Research 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 | アンモニア / 二元燃料 / RCCI / ディーゼル / CFD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度製作・試運転したアンモニア（NH3）を液状で供給する装置を使用して、ディーゼル機関の吸気に液化NH3を供給することで、軽油をパイロット燃料とする軽油-NH3の混焼運転を行った。
エンジンを用いた実験では、80%程度までのNH3混焼率（NH3と軽油の供給熱量割合）において試験を実施し、これまでよりも高い混焼率でのNH3の影響を実験により確認した。また、パイロット燃料の噴射タイミングを早期化することで、RCCI（反応性制御圧縮着火）燃焼を用いた運転を、NH3混焼率43、54、69、80%において実施した。その結果、69％以上のNH3混焼率では、正常なエンジンの運転ができず、これまでに得られていたRCCI燃焼による未燃NH3や亜酸化窒素（N2O）の低減が達成されないことが明らかになった。
数値流体計算ソフト（OpenFOAM）を用いた解析では、昨年度に引き続き、簡易的なエンジン内の燃焼室のモデルを作成し軽油-NH3の混焼運転時の内部の燃焼反応の解析のための計算を実施した。計算に使用するヘプタン（軽油相当燃料）とNH3の化学反応機構の組合せを作成し、報告されている実験データを用いて検証を行った。検証の結果、作成した化学反応機構は、NH3がヘプタンの着火に及ぼす影響を、概ね再現できることを確認した。さらに、作成したヘプタンとNH3の化学反応機構を数値流体計算ソフトに組み込み軽油-NH3の混焼運転を模擬した計算を実施した。その結果、NH3の増加に伴う燃焼や排ガス性分の変化、RCCI燃焼を用いた際の未燃NH3やN2Oの低減について、数値計算により定性的に再現できた。
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