2010 Fiscal Year Annual Research Report
燃料設計手法による混合気制御・燃料着火制御併用型低エミッション噴霧燃焼法の開発
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22360091
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
千田 二郎 同志社大学, 理工学部, 教授 (30226691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 元 同志社大学, 理工学部, 教授 (90051630)
桑原 一成 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (00454554)
小橋 好充 金沢工業大学, 工学部, 講師 (80469072)
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| Keywords | 燃料設計手法 / PCCI燃焼 / 混合気制御 / 燃料着火制御 / バイオ燃料 |
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| Research Abstract |
本研究では燃料設計手法を用いた混合気制御・燃料着火制御併用型の燃焼制御手法を提案しており、本年度は以下の実験・解析を行なった。
1. 炭化水素系燃料から成る種々の二成分混合燃料噴霧において、その蒸発特性および着火特性を調査した。その結果、インヒビター作用を有する低沸点成分を用いることで化学的着火遅れ期間を人為的に制御可能であることが示された。また、各成分の沸点差が物理的着火遅れ期間の制御因子となることがわかった。さらに、各成分の物性値が燃料噴霧の液相長さ、蒸気相長さに及ぼす影響を明らかにした。
2. エタノールの混合がバイオディーゼル燃料の噴霧燃焼特性に及ぼす影響を定容燃焼容器および実機関を用いて包括的に調査した。その結果、エタノールの混合によりBDFの混合気濃度分布および燃料噴霧における着火時期や着火位置を任意に制御可能であることを明らかにした。また、BDFとエタノールの混合割合を変化させ、適度に燃焼の予混合化を促進させることで効率を維持したまま良好な排気成分を示す結果を得た。
3. 急速圧縮膨張装置において不均一に分布する混合気の着火・燃焼過程を実験的に調べ、リッチ・リーンの両混合気を適切な濃度で分布させることで、低有害排気成分を実現しつつバルクの熱発生率を制御し得ることを明らかにした。マルチステップ着火モデルを導入し、多成分燃料噴霧の着火・燃焼シミュレーションコードを作成した。本モデルを用いた計算結果が二燃料からなる各種混合燃料の実験値を定量的に表現することを確認した。
4. 詳細化学反応解析によってバイオディーゼルサロゲートであるメチルデカノエート(n-C_9H_<19>C(=O)OCH_3)の着火特性を支配する分子構造や反応機構を明らかにした。また、メチルデカノートとエタノールの混合燃料についても詳細化学反応解析を行い、エタノールの混合が着火過程におよぼす影響を明らかにした。
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