2014 Fiscal Year Research-status Report
アルコール噴霧の自着火現象支配要因に関するデータベース構築
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25420171
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
齊藤 弘順 崇城大学, 工学部, 教授 (00331059)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 浩二 崇城大学, 工学部, 准教授 (00454950)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | アルコール / ディーゼル機関 / 自着火 / 燃焼 / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は再生可能バイオマス由来のアルコールを燃料とする定置型/移動型転用可能な汎用高効率アルコールディーゼルの実現を目指している。そのキー技術となるアルコール噴霧の着火･燃焼制御技術を確立すべく、アルコール噴霧の自着火支配要因に関するデータベース構築が本研究の目的である。
H26年度はこれまで実施してきた系統的な混合気形成･自着火現象の可視化実験に対し、パラメータ範囲を拡大させて継続する計画であった。実験にはエタノール（E）とジエチルエーテル（D）の混合燃料を用い、ED混合割合を変化させることで燃料物性（自着火主要因子は理論空燃比と蒸発潜熱）が着火遅れに及ぼす影響を調べ燃料毎のデータベース構築を目指している。H26年度は各燃料の着火遅れに対する周囲ガス酸素濃度依存性の定量評価に着手した。
また、H25年度までの実験によって、着火遅れに対する周囲ガス圧力・温度依存性については定量的なデータの蓄積ができたため、3Dマップ（縦軸に着火遅れ、2つの横軸に周囲ガス圧力と温度をとった3次元グラフ）の作成を行った。これにより、着火遅れの等値面が得られ、周囲ガスの高圧化が自着火性改善に寄与するために必要とされる周囲ガス温度条件についても燃料毎の傾向を明確に把握できるようになった。
更に本研究の目的である実用化のための（アルコールディーゼルのコントロールロジックを描き得る）データベース構築には実機関相当の高温･高圧条件下でのデータ採取が必要不可欠であるため、H26年度に圧縮比可変型急速圧縮膨張装置を完成させた。
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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
当初の研究計画では実験と数値計算を同時進行させることになっている。実験については研究実績の概要にもあるように概ね当初の計画を達成している。目標とする自着火制御のためには燃料物性に応じて周囲ガス条件を変化させ、噴霧による混合気形成過程において自着火現象が噴霧濃度成立時に着火適正濃度･温度の同時的成立を達成させることが重要である、つまり自着火現象に対し濃度要件支配とする混合気形成を実現する必要があることを示した。データベース構築に向けたデータ蓄積は現在も継続中であるが、着火遅れに対する周囲ガス条件依存性については事前に予想した通りの結果･傾向が得られており、上記を含めこれまでに得られた知見が正しいものである裏付けとなっている。
数値計算については導入した数値解析ソフトの習熟に予想以上に時間を要してしまい、少々計画から遅れている。H26年度内に習熟終了の見込みがたったので、H27年度から本格的に研究レベルでの活用を開始する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
定容燃焼炉を用いた実験についてはH26年度に実施した周囲ガス高温・高圧条件下で酸素濃度を変化させた噴霧可視化実験の範囲を拡大させる予定である。また、H26年度に完成した圧縮比可変急速圧縮膨張装置を用いて実機関相当の高温・高圧条件下での噴霧可視化実験を行い、エタノールリッチのED混合燃料およびエタノール単体の自着火現象を捉えるとともに定容燃焼炉によって得たデータとも合わせて、アルコール噴霧の自着火支配要因に関するデータベースの完成（周囲ガス圧力・温度・酸素濃度を3軸とした着火遅れに関する3D等値面）を目指す。更にH27年度は数値計算を活用し、燃料噴射条件（噴孔径、噴射圧）の違いによる噴霧内空間濃度･温度分布の時間履歴を求め、自着火制御技術確立に向けた設計指針を得る。これらの実験・数値解析結果から既存技術では対応が難しいという結論に至れば燃料改質（研究計画にある紫外線照射による燃料の前処理）に向けた研究を推進する。
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