| 研究課題/領域番号 |
15K17981
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
上道 茜 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10734155)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 燃焼 / 着火遅れ時間 / マイクロフローリアクタ / Livengood-Wu積分 / レシプロエンジン |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，レシプロエンジンにおける複雑で高速な燃焼過程を理解するための「レシプロエンジン燃焼過程ビューア」の開発することを目的として研究を進めてきた．この「レシプロエンジン燃焼過程ビューア」を構成する要素として，マイクロフローリアクタを取り上げ，レシプロエンジン内で生じる着火燃焼現象を簡便に推定できる手法を検討してきた．これは，マイクロフローリアクタ中に形成される火炎の空間的な情報とエンジン内で生じる自着火現象の時間的な情報とをエンジンの着火遅れ時間の経験式として知られる，「Livengood-Wu積分」を用いて関連づけるものである．これまでに，1年目にあたる平成27年度は，強い発光を伴うNormal flameと微弱な発光を伴うWeak flameの火炎画像を取得し，着火遅れ時間の推定を試みた．燃料にはメタン，プロパン，ブタンとした．その結果，マイクロフローリアクタにおける着火位置情報（火炎画像）を用いて，推定した着火遅れ時間は，他の手法を用いて得られた着火遅れ時間（文献値）とは定量的な一致はみられなかった．そこで，2年目にあたる平成28年度は，Normal flameに注目し，着火の瞬間を含む長時間露光写真を用いて推定を試みた．その結果，平成27年度に取得した単なるNormal flame画像を用いた場合より，文献値に近い推定値が観察された．しかしながら，依然として参考にした文献値とは大きくかけ離れている．これは，マイクロフローリアクタ内で形成される着火燃焼現象が，レシプロエンジン筒内のものとは全く異なるものであり，別の現象としてとりあつかう必要があるためであると考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究では「レシプロエンジン燃焼過程ビューアの開発」を目指し，平成27年度より，マイクロフローリアクタ装置設計・製作の後，実験から得られたデータから着火遅れ時間の推定を試みてきた．平成28年度は，推定手法の改善のためにしかしながら，マイクロフローリアクタにおける着火燃焼現象は，レシプロエンジン筒内の状況とは大きく異なるため，推定精度は文献値と比較した場合，著しく異なる結果となった．したがって，研究計画の見直しを要す．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究を踏まえると，「レシプロエンジン燃焼過程ビューア」の要素としてとりあげたマイクロフローリアクタ内で形成される着火燃焼現象は，レシプロエンジン筒内のものとは全く異なるものであり，別の現象としてとりあつかう必要があると考えられる．しかしながら，大きく値は異なるものの，別の実験体系による文献値の結果とは定性的には合致しているため，今後は，文献値との定量的な比較を行わず，マイクロフローリアクタ単体の実験結果から，種々の着火遅れ時間の傾向を把握する方針に研究計画を見直すものとする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
先述のとおり，本研究計画は，当初，目標としていた着火遅れ時間の推定の精度に問題があり，その改善にあたり試行錯誤をしていたため，計画が遅れ，当該助成金が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成29年度は，これまでの研究から得られた知見をもとに，マイクロフローリアクタ内で形成される着火燃焼現象からの着火遅れ時間推定結果を他の実験体系によって得られた値と定量的に比較することを行わず，あくまで燃料の着火特性を定性的に調査するための道具として活用する手法を提案するために助成金を使用する．具体的な使途としては，種々の燃料の購入やマイクロフローリアクタ実験装置の改造のための機械加工費用が挙げられる．
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