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本研究は燃料の分子構造ならびに分子量の違いが、その分解、重縮合過程に及ぼす影響を調べ、燃料の分解成分から環状化、多環化の過程を経て固体状の微粒子に至る過程、ならびに生成された微粒子の微細構造を明らかにし、微粒子の低減策を求めることを目的としたものである。
パラフィン系の燃料は、加熱すると一旦低沸点成分に分解され、その後、脱水素、重縮合反応等により環状化する。一方、アロマチック系燃料は分解せずに重合、縮合等により多環化が進行し、燃料の分子構造により分解、重縮合過程は異なることが明らかになった。含酸素燃料であるアルコ-ルは、比較的低い温度から分解、重縮合反応が進行し、ベンゼン環を生成するが、加熱温度が高くなると環状成分は多環化せずに減少する傾向を示す。また、燃料を酸素・窒素の混合雰囲気中で熱分解を行なうと、より低い温度から熱分解が開始し、環状成分も比較的低い温度から生成されるが、高温度域になると、その生成量は窒素雰囲気中に比較して抑制されている。また、酸素濃度を高めると、分解開始温度は低くなるが、高温域においては低沸点炭化水素、ならびに芳香族成分の生成量は減少する傾向を示す。これは酸素濃度を増すことにより、燃料成分の一部が酸化され、重縮合過程が抑制されたものと考えられる。
反応流動管装置を使用してパラフィン系燃料の分解成分であるC_1〜C_2の低沸点成分を用いて重縮合過程を調べた結果、微粒子の生成開始温度は、燃料分子の構造、分子量により異なるが、概して、微粒子の生成開始温度の低い燃料ほど生成量も多くなる。
また、実際の燃料過程として、ディ-ゼル機関の燃焼室内における微粒子の生成過程を調べた結果、基礎実験とほぼ同様の結果が得られた。このとき生成される微粒子の構造観察から、微粒子生成の核は液滴状の縮合多環芳香族成分であると推測された。
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