2021 Fiscal Year Annual Research Report
低速プレイグニッションの化学反応過程を明らかにする
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19K04214
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
酒井 康行 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (70511088)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 低速プレイグニッション / 素反応 / 基油 / カルシウムスルホネート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子化学計算，化学反応速度論計算，0次元燃焼計算を駆使して，ガソリンエンジンの熱効率向上を阻む低速プレイグニッション（LSPI）発生のメカニズムについて考察する．本年度は潤滑油の基油に着目して，基油の燃焼がLSPIを誘発する原因になるか否か，詳細反応モデルを利用した0次元燃焼計算から考察する．潤滑油基油の代表成分としてノルマルデカン，ガソリンを模擬する燃料としてイソオクタン，ノルマルヘプタン，トルエンを含む3成分ガソリンサロゲート燃料を選択した．燃料の燃焼反応モデルは，自着火に対して検証済みのモデルを利用した．圧縮・膨張場の燃焼計算には，Ansys ChemkinのIC Engineモデルを利用した．吸気弁を閉じる－136.5 deg.ATDCから90 deg.ATDCまでを計算対象として，圧縮比12.0から17.0，回転数800から2000 rpm，吸気圧力1から2 bar，吸気温度298 K，当量比0.5の条件下におけるデカン/ガソリンサロゲート/空気均一予混合気の燃焼計算を実施した．混合気中のデカンの割合を変えた計算を実施した．例えば，圧縮比16.5，回転数900 rpm，吸気圧2 barはガソリンサロゲート単独では着火しない条件であるが，デカンの混合割合を増加させ，ノルマルデカンとガソリンサロゲートの混合比が0.149:1になると混合気は着火する．さらにデカンの混合割合が増加することにより，着火タイミングは早期化する．また，反応経路解析の結果から，デカンはガソリンサロゲート成分よりも早い段階で消費されている．デカンの燃焼をきっかけとしてガソリンサロゲート燃料の燃焼が開始したと推測される．したがって，本年度の研究成果及び昨年度までの研究成果をまとめると，LSPIの発生は潤滑油基油の燃焼に由来すると考えられる．
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