| 研究課題/領域番号 |
19K04208
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
小橋 好充 北海道大学, 工学研究院, 助教 (80469072)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | Ozone / Spray combustion / Compression ignition / Air entrainment / 内燃機関 / オゾン / 着火 / 燃焼 / 噴霧燃焼 / 空気導入 / 圧縮着火 / 熱効率 / スス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
非定常噴霧の自着火燃焼を利用する熱機関において，微量なオゾン等の活性化学種を導入することで，主たる空気導入部である燃料噴射孔から火炎が形成されるまでの領域（着火準備区間）を高応答かつ広範囲に制御可能な新規燃焼法を構築する．
そのために，活性化学種の導入が低温酸化反応と高温酸化反応を経て準定常的な火炎が形成されるまでの当量比および化学反応の各履歴に及ぼす影響を明らかにするとともに，そのことが着火準備区間長さの変化を引き起こす要因を解明する．最終的には，その知見を総括して，着火準備区間を制御可能な活性化学種の導入方法を見出し，本制御法が広範な運転条件に対し，高熱効率・低公害燃焼を実現することを示す．
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| 研究成果の概要 |
非定常噴霧火炎における空気導入量を制御し，高熱効率・低公害燃焼を実現するため，本研究では，微量のオゾンをレシプロ式圧縮着火機関の吸気に添加する手法を提案した．本手法では，オゾンの分解によって生成した活性な酸素ラジカルを利用するため，酸素ラジカルが再結合する前の圧縮行程早期に炭化水素燃料を燃焼室内に供給し，さらに圧縮上死点近傍で残りの燃料を噴射する．実機試験の結果，早期噴射の燃料量およびオゾン添加量を変化させ，上死点近傍で噴射した燃料噴霧の自着火を制御することで，噴霧火炎内への空気導入量を制御可能であること，およびこの手法による高熱効率・低公害燃焼が実現可能であることを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
非定常噴霧の自着火燃焼を実現する熱機関において，有害排出物質の低減と高熱効率化の両立は重要な課題である．これを解決するため，本研究では，噴霧火炎内部への空気導入量を高応答に制御する手法を構築した．その手法は微量化学種を起点とする化学反応を燃料の早期噴射という物理的手段で制御する点で学術的に新規性があり，実機関にも展開可能な技術という点で産業応用が可能であり，社会的意義が高い．
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