高圧雰囲気場における天然ガス-空気希薄予混合場での未燃排ガス低減手法の提案

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420877
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: National Maritime Research Institute
• Principal Investigator: 高木 正英 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (50371092)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川内 智詞 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (20549993)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ガス燃焼 / メタンスリップ低減手法 / 高圧化 / 自着火 / 急速燃焼

Research Abstract

天然ガスを燃料としたエンジンから排出される未燃のメタンは、二酸化炭素に比べて温暖化係数が高いため、排出量を削減することが求められている。
この天然ガスの主成分であるメタンと空気予混合気における高圧雰囲気場での未燃メタン排出を低減するために用いる手法は、燃焼ガスによって未燃混合気を圧縮着火させるSACI(Spark AssistedCompression Ignition)と呼ばれる急速燃焼と高圧雰囲気化によるQuenching distanceの短縮化である。この手法により未燃メタン量を減少させながら、希薄化を促進することによって希薄予混合ガスエンジンの高効率化に貢献することを目的とする。
H25年度は、燃焼室容積を変更するためのピストンの設計・製作を行った後、エンジン内の高温、高圧状態を模擬できる急速圧縮装置を用いて、燃焼室容積、当量比（メタン-空気混合比）、雰囲気圧力を変更して実験を行った。当量比は約0.7から0.9まで、点火時期の雰囲気圧力は約2.4から5.8MPaまで変更している。なお、点火時期の雰囲気温度は約350℃であることを線径25μmの熱電対により確認している。燃焼室形状は直方体とし、火炎進行方向距離を変更、予混合気の着火にはスパークプラグを用いている。実験を行った結果、未燃メタン量は燃焼室容積の影響が最も大きくなるが、同一燃焼室ならば当量比、雰囲気圧力が高い方が排出量を低減できることが明らかになった。
また、H26年度に行う予定である可視化用ピストンに関する検討も行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実施予定事項は実施できている。

Strategy for Future Research Activity

当初想定していた結果とはやや異なる結果が得られており、H26年度に新たに実験を追加する必要がある。そのため、可視化実験を行い、火炎進展の観察を追加して行う。
その他は計画通りに推進する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当該年度で購入したピストンをより安価に購入することができたことと、既存の装置を用いて実験を行うことができたため。
H26年度に行う可視化実験用のガラス、ピストン、圧力計の購入に使用する予定である。