| 研究課題/領域番号 |
15K06616
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| 研究機関 | 東京海洋大学 |
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研究代表者 |
塚本 達郎 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (50207346)
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| 研究分担者 |
佐々木 秀次 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (00554958)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| キーワード | 舶用ディーゼル機関 / 排ガス計測 / 窒素酸化物 / 粒子状物質 / 負荷変動 |
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| 研究実績の概要 |
今年度(平成28年度)は、計測システム(ジルコニアセンサ方式と化学発光法)の応答速度計測と、単一間隔負荷変動時の計測を中心に研究を実施した。
窒素酸化物を計測する分析装置として、化学発光法による分析装置、ジルコニアセンサ方式による分析装置を準備し、それらの応答速度計測を実施した。分析装置のNOxおよびO2濃度はアナログシグナルによってリアルタイムデータロガーで記録し、そのデータを解析することで、計測しているガスの切替タイミングから、計測装置が示す計測値の遅れ時間を調べた。計測には、NOx標準ガス(1386 ppm, N2バランス)、O2標準ガス(20.63 %, N2バランス)およびN2ガス(純度：G3)を使用した。遅れ時間は、計測値が変化し始める応答開始遅れ時間、応答開始から使用しているガス濃度を示すまでの表示遅れ時間に区別して、分析装置の応答速度の特性を計測した。また、分析装置に流入させるガスをN2ガスとして、そこに一定間隔で標準ガスを流入させ、計測値が示す最高値、平均値等の計測を行った。これらの分析装置の応答速度を明らかにした後に、舶用2ストロークディーゼル機関を使用し、出力軸に接続されている水制動力計の制動力を周期的に変化させ、その排ガスを上記の2種類の分析装置で同時計測およびデータのリアルタイムロギングを実施した。これらの結果から、化学発光法ではNOx濃度の計測値を得られるまでに時間を要し、また、一定時間以上その状態が継続しないと計測される最高濃度が異なること、周期的に変動するNOx濃度の計測においては、化学発光法と、ジルコニアセンサでは計測時間軸が異なるとともに、平均濃度にも相違が生じる場合があることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度(平成27年度)及び今年度(平成28年度)の研究実施計画と進捗状況から、計画通りに実験・計測が実施できていない項目があり、やや遅れている。その理由として、前年度進捗状況で報告した、初年度における直送式窒素酸化物センサ(ジルコニアセンサ)の熱対策、アダプタ製作、試運転調整に時間を要したことが上げられる。なお、熱対策は初年度に概ね完了しており、前年度研究計画の順に研究を推進している。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までの進捗状況で報告したとおり、実施計画に対してやや遅れが生じている。この状況を踏まえ研究推進を行う。平成２９年度は最初に舶用2ストロークディーゼル機関を使用したNOx排出率マップの作成を実施する。NOx排出率マップは、機関回転数とトルクの関係において、舶用特性カーブ上のNOx排出率を測定する。また、各機関回転数に対して舶用特性カーブからトルク(制動力)を-20 %～+20 %の範囲で変更し、NOx排出率を測定することで、マップの作成を実施する。マップ作成後には、明確な変化が認められる回転数を数パターン選定し、PMの計測も実施することで、同一機関回転数上においてトルクのみが変化した場合のPMとNOxのトレードオフ関係を明らかにする。また、この実験の際には、燃料噴射圧力の計測もおこなうことで、燃料噴射タイミング、噴射期間等も計測し、必要に応じて噴射タイミング等を手動で合わせ込むことで、相互的にNOx排出の状況を実験によって明らかにする予定である。続いて、作成したマップから、負荷変動時の機関の排ガスのNOx・PM計測を実施する。この計測によって定常負荷運転時と変動負荷運転時のNOx、PM排出特性を明らかにする予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度（平成２７年度）に、計測機器運用に伴う熱対策等の問題点解決、アダプタ等の試作、試運転調整（計測機器関連の整備、構築）などのために研究計画が遅れ、次年度使用額が生じた。そのため今年度（平成２８年度）も、一部で計画通りに実験・計測ができておらず、機関運転経費（燃料油購入、潤滑油購入等）の次年度使用額が生じた。
なお、今後の研究の推進方策等で報告の通り、今年度未実施の計画についても次年度（平成２９年度）に実施する予定であり、準備も概ね完了している段階であるため、次年度使用額として計上している。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度（平成２９年度）は、大部分が機関を使用した実験であり、経費の利用では機関運転に関する経費が大部分を占める。そのため、機関運転に関する経費は、当初の平成２９年度計画より増加するとともに、実施項目は平成２８年度の未実施項目と平成２９年度実施項目となることから、次年度使用額を含めて使用していく予定である。
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