| 研究課題/領域番号 |
26340066
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| 研究機関 | 北九州工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
山本 洋司 北九州工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50707453)
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| 研究分担者 |
橘 武史 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50179719)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 排気ガス浄化 / 反応促進 / ジメチルエーテル / オゾン |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、ディーゼルエンジンの出力性能や燃費性能を維持または向上させつつ、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）や粒子状物質（PM）を同時低減することを目的としている。これを実現するため、燃料や吸気に反応促進物質を添加し、燃焼を促進させることを着眼の基点とする。そこで、噴射燃料である軽油や吸気にジメチルエーテル（DME）およびオゾン（O3）を反応促進物質として添加する手法を提案し試みるものである。
本年度は、まずDMEを燃料の軽油に添加する方法を検討し、実際にディーゼルエンジンにて基礎実験を行った。しかし、「軽油+DME」燃料がエンジンに供給されずエンジンが停止する現象が度々起こった。原因の究明を行ったところ、噴射ポンプ手前でDMEが気化して燃料がエンジンに供給されないためであることが分かった。そこで、エンジンの燃料供給系の高圧化を検討し、改造を行った。
吸気にDMEを添加する方法においては、吸気系の改造を行い基礎実験を行った。その結果、過流室式エンジンでは少量のDME添加ですすの低減がみられた。ただし、添加量がある程度多くなると逆にすすの排出量が増加した。NOxの排出量はDMEの添加量にかかわらずほぼ一定であった。
オゾン添加に関しては、この実験のためのディーゼルエンジン燃焼室を模した実験装置を検討し、設計中である。
数値計算のための反応メカニズムの構築に関しては、ベースとなるn-ヘプタンの反応メカニズムにDMEおよびO3の反応メカニズムを組み合わせた反応機構を検討中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り、実験を行うためのエンジン試験機の改造や、データ測定のための実験装置等の準備が完了した。また吸気にDMEを添加した場合の基礎実験も行うことができた。O3添加基礎実験のための実験装置の設計にも着手している。数値解析に関しては、ベースとなる反応メカニズムの情報収集や検討が進んでいる。よっておおむね順調に進んでいると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度に準備した実験装置を用い、提案するディーゼルエンジンの排気ガス浄化の技術を確立するための基礎データを測定し、本手法の評価を行う。
DME吸気添加に関しては、最適な添加量を検討する。また、燃焼噴射時期の変更等を行い、これがどのような影響を及ぼすか検証する。DME燃料添加に関しては、高圧仕様に改造した燃料噴射系により燃料が正常に供給されるか確認する。供給ができない場合は、供給系の温度管理を検討する。燃料供給が可能になり次第、最適なDME添加量や噴射時期等を検証するための実験を行う。
O3添加に関しては、現在、設計を行っているディーゼルエンジン燃焼室を模した実験装置により、O3添加による燃焼促進効果等の基礎データを取得し、この技術の有効性の検討を行う。その後、実際のエンジンにて実験し、効果の検証を行う。
数値解析では、DME添加やO3添加による着火性能や生成物の反応速度等を計算し、実験と比較することにより反応機構を確立させ、NOxやPM減少の主要因を調べる。
最終的には既設のエンジンにおいても最小限の改造でこの手法を適用できるようにするため、これらの基礎データや数値解析を基に反応物質供給装置の開発を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
燃料供給系の問題により実験装置を追加で改造する必要があったが、当初の平成２６年度の予算では足りなかったため、前倒し支払請求を行った。支払請求は１０万円単位のため、その端数として所要額と支出額に差異が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
実験装置の改造がほぼ完了したため、平成２７年度は当初の予定通り燃料や消耗品に使用する。また、実験を進める過程において軽微な改造等必要になってくると思われるので、その費用に充てる。
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