| 研究課題/領域番号 |
21K04522
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
今井 康雄 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40426218)
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| 研究分担者 |
川内 智詞 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20549993)
高木 正英 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (50371092)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 低硫黄燃料油 / すす / 壁面熱損失 |
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| 研究実績の概要 |
令和4年度は，すすの生成と酸化に寄与するC2ラジカルおよびOHラジカルの時空間分布の計測結果と，熱流束計による壁面熱損失計測結果を連成解析し，燃料油中の芳香族分に対するすすの生成と熱損失への影響を調べた．
供試燃料の選定については，すすの生成は燃料油中の芳香族の影響のみだけではなく，燃料油と空気との混合時間（着火遅れ）も影響するため，芳香族の影響を明確にするためにできるだけ供試燃料の着火遅れが揃うようにする必要がある．本研究では，芳香族としてセタン価が比較的近いトルエン（セタン価６程度）と1-メチルナフタレン（セタン価0）を用い，供試燃料中の芳香族含有率を60vol%となるようにヘキサデカンと混合した．また芳香族分は，トルエンと1-メチルナフタレンをそれぞれ単独でヘキサデカンと混合した場合と，トルエンと1-メチルナフタレンを1:3，1:1，3:1の各比率でヘキサデカンと混合し，異なる芳香族が共存した場合として供試燃料を作製した．
燃料噴射条件は，40MPaから130MPaまで，30MPa刻みで設定し，噴射期間は1.0msと3.0msに設定し，噴射特性によって，すすの排出量と壁面熱損失との関係性の違いについて調査した．
令和4年度は，上述の5種類の燃料のうち3種類についてC2ラジカルおよびOHラジカルの時空間分布計測と熱流束計による壁面熱損失の計測実験を行い，これら計測結果の連成解析を開始した．また，令和4年度に実施した範囲において概ね各供試燃料の着火遅れに大きな違いは見られなかったことを確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和4年度は，C2ラジカルおよびOHラジカルの時空間分布計測と熱流束計による壁面熱損失の計測実験を行い，画像解析による燃焼中のすすの排出量の時空間分布と，熱流束計による壁面熱損失の連成解析を開始した．供試燃料の選定には，各燃料の着火遅れをできるだけ揃えることが重要となるが，芳香族のうちセタン価がほぼ等しいトルエンと1-メチルナフタレンを用い，芳香族分を60vol%とした．これは燃料油中の芳香族分を調べるためには，芳香族分をできるだけ多くした方が良いが，セタン価は混合物の各セタン価の体積割合でほぼ決まってしまうため，芳香族分のセタン価への影響を少なくするために，供試燃料の芳香族分は60vol%に設定した．その結果，令和4年度の試験結果の範囲では，供試燃料の違いによる着火遅れの大きな差は見られず，燃料油と空気との混合時間を概ね揃えた状況で，供試燃料の違いによるすすの排出量評価ができるようになった．
燃料噴射条件は，40MPaから130MPaまで，30MPa刻みで設定し，噴射期間は1.0msと3.0msに設定した．これらの条件を組み合わせることで，すすの排出量が多い(あるいは少ない)場合や，火炎が壁面に接触しやすい条件等，すすの排出量と壁面熱損失との関係を明らかにするための実験を行った．
以上の進捗は当初の計画通りに進んでおり，概ね順調である．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度は，5種類の供試燃料のうち残りの2種類の供試燃料について実験を行い，すすの生成・酸化に寄与するC2ラジカルとOHラジカルの時空間分布を計測した結果と，熱流速計による熱損失計測結果の連成解析を引き続き行い，燃料油中の芳香族分が，すすの生成と壁面熱損失へ及ぼす影響を明らかにする．
これらの検証の後，エンジンにより近い環境である膨張行程を含めたすすの排出量評価と壁面熱損失との関係を系統的にまとめ，燃焼手法の在り方について検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画では，別の科研費研究と共同で高速度ビデオカメラの購入を検討していたが，予定していた研究は採択されなかったため，高速度ビデオカメラは購入せずレンタルとした．そのため，レンタル費用が想定よりも安価だったため，次年度に予算の繰り越しが発生した．
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