燃料物性・特性から迫る、純アルコールディーゼル機関実現に向けた自着火制御技術開発

基于燃料性质和特性开发自动点火控制技术，实现纯醇柴油机

基本信息

批准号：
22K03974
负责人：
内田浩二
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Sojo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

エネルギー・環境問題を背景に、本研究は植物由来アルコールをはじめ、様々なバイオ燃料に適した高効率ディーゼル型エンジンシステム実現に向け、そのキー技術である自着火・燃焼制御法の確立を目指そうとするものである。これまで行ってきたアルコール噴霧の混合気形成過程に対する理論検討ならびに定容燃焼炉を用いた噴霧可視化実験を通し、噴霧による混合気形成および自着火現象を支配する要因には、燃料物性（理論空燃比と蒸発潜熱）に関わる内部要因と周囲ガス条件（圧力・温度・酸素濃度）に関わる外部要因があることが分かった。現在は燃料の着火遅れと自着火支配要因の定量評価を進めている。しかし、これまで使用してきた定容燃焼炉は電気ヒーター加熱であり、装置の仕様上、周囲ガス条件2.8MPa、 800Kが限界であるため、未だ純アルコールの自着火現象は捉えられていない。そこで本年度は、実験条件範囲拡大を目的とし、予混合燃焼を利用したガス加熱方法を採用した定容燃焼炉を新たに構築し、噴霧可視化実験を実施した。実験では燃料噴射時の周囲ガス酸素濃度を大気空気と同様21Vol.%とし、エタノール（特級：99.5%）を供試した。その結果、周囲ガス圧力0.7MPa、温度2341K（計算値）において、エタノールの噴霧混合気形成過程を可視化することができた。しかしながら、装置周辺からのガス漏れおよび観測窓ガラスの破損等により、目標の周囲ガス条件を達成することができず、エタノール噴霧の自着火現象を捉えることはできなかった。但し、この実験結果から、エタノールの自着火には単純に周囲ガス温度のみが影響するのではなく、周囲ガス圧力も強く影響することを明らかにした。現在は上記事実を確認するため、装置の改修ならびに調整を進めている段階である。

在能源和环境问题的背景下，这项研究旨在建立关键技术，自动点和燃烧控制方法，旨在实现适合各种生物燃料（包括植物衍生酒精）的高效柴油发动机系统。 Through the theoretical examination of the process of forming a mixture of alcohol spray and spray visualization experiments using a constant-volume combustion furnace, it was discovered that the factors governing the formation of air-air mixtures and autoignition phenomena due to sprays include internal factors related to fuel properties (theoretical air-fuel ratio and latent heat of evaporation) and external factors related to ambient gas conditions (pressure, temperature, oxygen concentration).当前，我们正在对延迟的点火燃料和支配自动点的因素进行定量评估。但是，到目前为止使用的恒定体积燃烧炉被电加热器加热，并且由于设备的规格，环境气体条件为2.8MPa和800k，因此尚未发现纯酒精的自命不凡现象。因此，今年为了扩大实验条件的范围，我们构建了一种新的恒定体积燃烧炉，该燃料采用了使用预混合燃烧的气体加热方法，并进行了喷雾可视化实验。在实验中，测试了燃油注入时的环境气体氧浓度为21卷％，类似于大气空气，乙醇（特殊等级：99.5％）进行了测试。结果，可以在0.7 MPa的环境气压和2341 K（计算值）的环境气压下可视化乙醇的喷雾混合物的过程。但是，由于设备周围的气体泄漏和观察窗玻璃的损坏，无法实现目标环境气体条件，并且无法检测到乙醇喷雾的自我点火现象。但是，该实验结果表明，环境气体温度不仅会影响乙醇的自我命运，还会影响环境气压。目前，该系统正在进行翻新和调整以确认上述事实。