| 研究概要 |
本研究では,ディーゼル燃焼過程でのNOxの生成および低減機構を解明し,deNOx燃焼を実現することを目指した.
はじめに,実機関でdeNOx燃焼を図るため,無過給単気筒四サイクル直接噴射式ディーゼル機関を用いて,スキッシュリップをもつ高スキッシュ型燃焼室をつくり,副室方式の燃焼を行わせた.その結果,高スキッシュ型燃焼室で過濃燃焼が実現されてNOxが抑制され,また,拡散燃焼期に急速燃焼が実現され微粒子が低減した.燃焼室内の火炎観察を行った結果,高スキッシュ型燃焼室では凹み内での燃焼が主体であることがわかった.また,CFD計算により燃焼形態を解析した結果,高スキッシュ燃焼室では,凹み内外周部で過濃燃焼が持続するためNOx低減に効果があること,および低温の隙間部へ流出する未燃燃料が少ないため微粒子が低減することが示された.
つぎにdeNOx燃焼機構を解明するために,モデル燃焼装置を用いて実験を行った.まず,流動反応装置を用いて,高温常圧下で燃料の熱分解・酸化反応を起こさせ,NOを付加することによってその挙動を調べた.その結果,直鎖飽和炭化水素燃料の熱分解成分による還元反応によりNO濃度が減少することが示された.また,急速圧縮装置に全量ガスサンプリング法を用いて,ディーゼル燃焼過程中の熱分解炭化水素成分ならびにNO濃度の時間履歴を調べた.その結果,着火遅れ期間から燃料の熱分解成分が生成され,NO濃度は燃焼の経過とともに上昇し,高旋回流により過濃燃焼場が形成されると,NO濃度が拡散燃焼後期に減少に転じることが示された.火炎観察とCFD計算によると,高旋回流により燃焼室内にリング状火炎が形成され,この火炎中に燃料が追加されることにより均一過濃燃焼場が形成されていることがわかった.この燃焼形態により,燃料の熱分解成分によるNO低減機構が作用し,NOが抑制されたと考えられる.
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