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Increasing thermal efficiency of biogass application with more-expansion cycle and direct-injection stratified combustion

Research Project

Project/Area Number 25420149
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

Shiga Seiichi  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (00154188)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ARAKI Mikiya  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (70344926)
GONZALEZ P JUAN  群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (30720362)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsバイオマス / 熱効率 / 成層燃焼 / 超過膨張サイクル / ガス機関 / 蓄電 / 実バイオガス / 充放電効率 / 燃焼期間 / 圧縮比 / ガス燃焼 / ガス化 / ガス燃料 / 内燃機関 / 排気
Outline of Final Research Achievements

Bio-gas produced through low and high temperature gasification was applied to a spark-ignition engines. A diesel based engine with higher turbulence and higher compression ratio gave the indicated thermal efficiency of about 40%. Actual bio-gas was also used to a gas engine. It gave the maximum brake thermal efficiency of 30% in the case of low-temperature gasification, while in high-temperature gasification, it goes down to 22 %. Over-expansion effect in a homogeneous compression ignition mode was also examined and gave the maximum indicated efficiency of 45% with no NOx emission. Direct-injection of gaseous fuelwas experimentally examined by using a rapid compression machine where engine-like condition was safely reproduced. A model was successfully established on the basis of comparison between emissions data obtained by completely uniform mixture combustion. The non-uniformity was reasonably expressed by the mean equivalence ratio and the dispersion of Gaussian distribution.

Report

(4 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Operation Characteristics with a Real Biogas by Using an SI Gas Engine Power Generation System2015

    • Author(s)
      木村 翔平, 秋元 亮哉, ゴンザレス ファン, 荒木 幹也, 志賀 聖一
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Energy

      Volume: 94 Issue: 6 Pages: 594-600

    • DOI

      10.3775/jie.94.594

    • NAID

      130005084677

    • ISSN
      0916-8753, 1882-6121
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] HCCI燃焼に及ぼす超過膨張サイクルの影響要因の検討2015

    • Author(s)
      王 偉昭,吉澤 廣昭,ゴンザレス ファン,荒木 幹也,志賀 聖一
    • Journal Title

      自動車技術会論文集

      Volume: 146 Pages: 1051-1056

    • NAID

      130006319684

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 火花点火ガス機関発電システムを用いた実バイオガスによる運転特性2015

    • Author(s)
      木村翔平,秋元亮哉,ゴンザレス ファン,荒木幹也,志賀聖一
    • Journal Title

      日本エネルギー学会誌

      Volume: 94 Pages: 1-6

    • NAID

      130005084677

    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 火花点火ガス機関を用いた実バイオガスによる燃焼と発電の特性2015

    • Author(s)
      酒巻 司,秋元 亮哉, ゴンザレス ファン,荒木 幹也,志賀 聖一,笠井 晴樹,金子啓一
    • Organizer
      第26回内燃機関シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2015-12-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 大量EGRを用いた超過膨張サイクル機関におけるHCCI燃焼制御2015

    • Author(s)
      東泉 智子,吉澤 廣昭,ゴンザレス ファン,荒木 幹也,志賀 聖一
    • Organizer
      第26回内燃機関シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2015-12-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧縮天然ガスの筒内直接噴射成層燃焼におけるNOx低減の可能性2015

    • Author(s)
      中里 隆文,奈良 靖,ゴンザレス ファン,荒木 幹也,志賀 聖一
    • Organizer
      第53回燃焼シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2015-11-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 火花点火ガス機関を用いた実バイオガスによる燃焼と発電の特性2015

    • Author(s)
      秋元亮哉,酒巻司,ゴンザレスファン,荒木幹也,志賀聖一,笠井晴樹,金子啓一
    • Organizer
      日本エネルギー学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2015-08-03 – 2015-08-04
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  • [Presentation] バイオガス模擬燃料を用いたディーゼル機関ベースの火花点火機関における燃焼室諸元の影響2015

    • Author(s)
      湯本智史,田畑博史,ゴンザレスファン,荒木幹也,志賀聖一
    • Organizer
      日本エネルギー学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2015-08-03 – 2015-08-04
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] バイオガス模擬燃料を用いたディーゼル機関 ベースの火花点火機関における燃焼室諸元の影響2015

    • Author(s)
      湯本 智史,田畑 博史,ゴンザレス ファン,荒 木 幹也,志賀 聖一
    • Organizer
      日本エネルギー学会第24回大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2015-08-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ガス機関発電システムを用いた実バイオガスの運転特性2014

    • Author(s)
      木村翔平,秋元亮哉,酒巻司,ゴンザレスファン,荒木幹也,志賀聖一,笠井晴樹,金子啓一
    • Organizer
      第25回内燃機関シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] HCCI燃焼に対する超過膨張サイクルの影響要因の検討2014

    • Author(s)
      王偉昭,吉澤廣昭,ゴンザレスファン,荒木幹也,志賀聖一
    • Organizer
      第25回内燃機関シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 天然ガス機関発電システムを用いた実バイオガスによる運転2014

    • Author(s)
      木村翔平、秋元亮哉、ゴンザレス ファン、荒木幹也、志賀聖一
    • Organizer
      日本機械学会関東支部 第20期総会・講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 急速圧縮機を用いたメタンの燃焼特性に及ぼす多点点火の影響2013

    • Author(s)
      郭 品、関口 昌彦、荒木 幹也、Gonzalez Palencia, Juan C., 志賀 聖一
    • Organizer
      第51回燃焼シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2013 Research-status Report

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Published: 2014-07-25   Modified: 2019-07-29  

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