研究課題/領域番号 |
19K04214
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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研究機関 | 茨城大学 (2021) 福井大学 (2019-2020) |
研究代表者 |
酒井 康行 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (70511088)
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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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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キーワード | 低速プレイグニッション / 化学反応 / 潤滑油基油 / 素反応 / 基油 / カルシウムスルホネート / 反応機構 / 量子化学計算 / 反応速度定数 |
研究開始時の研究の概要 |
量子化学計算,化学反応速度論計算,0次元燃焼計算を駆使して,ガソリンエンジンの熱効率向上を阻む低速プレイグニッション発生のメカニズムについて考察する.具体的には,潤滑油添加剤であるカルシウムスルホネートの熱分解生成物を同定し,熱分解生成物の気相燃焼反応機構,ガソリンと熱分解生成物の混合気体のエンジン環境下における自着火メカニズムを明らかにする.本研究過程で得られた学術的知見は,燃焼反応機構という形でモデル化を行い,CAEを活用した高効率エンジン開発への貢献も期待される.
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研究成果の概要 |
燃焼の詳細反応モデルを利用した0次元計算の結果から、ガソリンエンジンの異常燃焼である低速プレイグニッション(LSPI)の発生メカニズムを考察した。LSPI発生に必要な熱量やラジカル濃度は、添加剤であるカルシウムスルホネートの濃度と比較するとかなり大きい。一方で、基油のパラフィン成分はガソリンよりも着火性が高く、エンジン筒内の温度及び圧力条件において、ガソリンの燃焼を誘発する。したがって,化学反応論的には、LSPIの発生は潤滑油基油の燃焼に由来する可能性が高いと結論付けた。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ガソリンエンジンの熱効率向上を阻む異常燃焼の一つとして、近年採用されている高過給ダウンサイジングエンジンでは低速プレイグニッション(LSPI)の発生が問題視されている。本課題では、燃焼の化学素過程から、初めてLSPIの発生原因を解析して、基油の燃焼が原因と結論付けたところに意義がある。また、解析に利用したガソリン、添加剤熱分解成分、基油の模擬成分の反応モデルは、CAEを利用した高効率・クリーン燃焼技術の開発にも有効なツールとなる。
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