| 研究課題/領域番号 |
19J11887
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
村上 雄紀 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 反応性評価 / 燃焼化学反応 / 詳細化学反応機構 / ディーゼルエンジン / アンモニア / 窒素酸化物 / 燃料改質 / 低温酸化反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，エンジン内での燃料改質を利用してNOx無排出を実現する新コンセプトエンジンの社会実装を最終目標としている。申請者はまず反応管試験装置等を使用した実験から特定の燃焼条件における反応特性データの取得を行い，改質・燃焼反応のプロセスを正確に再現できる化学反応モデルを構築する。さらに初期の入力条件に対して最適化された反応モデルを自動生成するシステムの開発に取り組む。生成した反応モデルはCFD計算に応用し，環境負荷などの因子を含めたエンジン性能の評価を行うことで，燃料改質エンジンの社会実装へと繋げる。
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| 研究実績の概要 |
2020年度は，炭化水素燃料および窒素化合物（NOx, アンモニア）の混合気に対応する化学反応モデルの構築を行った．モデル検証の過程で行った実験から，（1）高濃度の窒素酸化物が炭化水素燃料の酸化を抑制する効果を持つこと，（2）一般的に反応性が低いとされるアンモニアが，炭化水素との相互干渉によって窒素酸化物を生成し，炭化水素の反応性を向上させる働きを持つことが分かった．これらの結果は，従来のNOxやアンモニアの持つ効果についての理解とは反する傾向であり，対象とした混合気の条件範囲を拡大したことによって明らかになった．またいずれの結果も2019年度に実施した，「低温条件における火炎挙動に関する研究」や「炭化水素燃料の可燃限界に対する窒素酸化物の影響に関する研究」に密接に関係しており，前年度の研究成果を生かして，個々の化学種が持つ影響をより体系的に明らかにすることができた．より広範な条件に対応できるよう，構築した化学反応モデルを改良していく上でも，これらの情報は極めて有用であると考えている．なお，得られた研究成果については，燃焼工学分野で最も権威ある国際学術論文誌(Combustion and Flame, IF: 4.570)への投稿手続きを進めている．さらに，構築した化学反応モデルを用いて，簡易的なエンジン燃焼計算を実施した．炭化水素／窒素化合物（アンモニア）の混合気組成や，燃料濃度，初期温度などをパラメータとして変化させた際に，燃焼生成物がどのように変化するかを調べた．得られた計算結果から，混合燃料から水素を効率よく取り出し，利用できる条件範囲の存在が示唆された．この結果は，エンジンにおける水素やアンモニア燃料の応用範囲を拡大するものであり，極めて有意義であると考えている．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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