| 研究課題/領域番号 |
24246144
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
田島 博士 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (70179688)
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| 研究分担者 |
鶴 大輔 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (10614620)
高崎 講二 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (30154769)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 気体分離膜 / ガスエンジン / メタンスリップ / ノッキング |
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| 研究概要 |
本研究は，熱効率と燃料価格の優位性や排気の低公害性から船舶での実用化が望まれている希薄予混合燃焼ガスエンジンを対象として，気体分離膜を利用した過給システムを構築することでシリンダ壁近傍を高酸素濃度，燃焼室中央部を低酸素濃度とする予混合気分布を形成し，異常燃焼の抑制による高効率化と温暖化に影響するメタンスリップの大幅低減を実現することを目的としている．その成果は，我国の生命線である海上輸送の確保とともに，燃料供給の多角化と安定化の一助となることが期待される．
3年間で遂行する計画であるが，初年度にあたる平成24年から既に，給排気エネルギー平衡の事前検討，燃焼室内の酸素濃度分布の形成に関する数値予測 (平成25年度も継続)，酸素濃度分布によるメタンスリップ低減と異常燃焼抑制の数値予測 (先行して部分的に実施)，RCEMを用いた酸素濃度の分布形成による燃焼制御の実証 (平成26年度まで継続)の主要項目の全てに着手している．先ず，1次元の吸排気脈動のCFD計算に基づいたエンジン性能コードを用いて，本研究で提唱する気体分離膜を用いた2段過給機の断熱効率や過給仕事の増大率を調査し，過給システムとして十分に成立することを確認した．次に，壁面近傍まで可視化できるRCEMの専用シリンダヘッドと測定光学系の設計と一部の製作を行い，壁面近傍を含む筒内流動のPIV計測と着火実験の準備を整えた．また，市販3次元CFDコード(AVL FIRE)を用いた筒内流動と酸素濃度分布形成の数値予測では，試計算は終えたものの，計算の収束性と流速分布の予測精度が不足している状況にある．最後に，自作ルーチンを加えたKIVA-CHEMKIN連成コードを用いて，壁面近傍の酸素濃度がメタンスリップに与える影響について調査し，簡易スキームのため予測精度に問題はあるものの，ほぼ所期の効果が得られることを確認した．
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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
例えば，簡易スキームではあるがKIVA-CHEMKIN連成コードによるメタンスリップ低減の予測に着手したり，PIV計測についてはパルスYAGレーザーを含むシステム全体を導入前年に試用して予備的計測を終えるなど，計画を前倒している内容もあるが，3次元CFDによる筒内流動の数値予測については当初計画よりやや遅れている状況にある．
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| 今後の研究の推進方策 |
概ね順調に遂行しており，当初の計画通りに推進していくことに問題はないと考えているが，平成25年度はRCEMを用いた酸素濃度及び流速分布の計測，着火運転時の筒内圧力と排気特性の計測を重点的に行う予定である．また，研究内容が多岐に渡るため，個々の進捗を絶えず確認し，全体を統括していく必要があると考えている．
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