水素混焼が舶用ディーゼル機関のすす粒子特性に及ぼす影響

氢气混烧对船用柴油机烟尘颗粒特性的影响

• 批准号: 22K04549
• 负责人: 林田 和宏
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 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 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04549/
• 关键词: 拡散燃焼; すす粒子; 水素混焼; レーザラマン分光; 噴霧燃焼; ディーゼル機関

「水素混焼ディーゼル機関」から排出されるすす粒子（ブラックカーボン）は，従来のディーゼル機関よりも排出量が少ないことが報告されている．しかし，排出されるすす粒子の粒子特性が，従来のディーゼル機関とどのような違いがあるのかは明確ではない．そこで本研究では，水素混焼がディーゼル機関から排出されるすす粒子特性に及ぼす影響を明確にすることを目的としている．令和４年度は，火炎構造が比較的単純な気体燃料の層流拡散火炎を測定対象とし，火炎内で生成するすす粒子の粒子特性に及ぼす水素添加の影響について検討を行った．気体燃料（エチレン）を円管ノズルから噴出させ，その周囲に空気と水素を混合した雰囲気ガスを流すことで，測定対象とする定常な層流拡散火炎を形成した．そして，石英ガラス製のサンプリングプローブを用い，火炎中心軸上の各位置で燃焼ガスを吸引することで石英繊維フィルタにすす粒子を採取し，採取したすす粒子のナノ構造をレーザラマン分光法で解析した水素添加の有無で比較を行った結果，水素を雰囲気ガス中に添加した火炎の方が火炎長さが長くなることが確認された．水素は拡散係数が大きいので，水素が火炎内に拡散することですす粒子生成メカニズムが変化したものと考えられる．また，すす粒子を構成する炭素結晶子サイズは，水素を添加した火炎の方が小さくなることが明らかとなった．炭素結晶子サイズが小さくなる結果については，水素を雰囲気ガス中ではなく，燃料側に添加して実験を行った他の研究グループによる先行研究の結果と対応するものである．

据报道，从“氢混合柴油发动机”发出的烟灰颗粒（黑碳）比传统的柴油发动机发射的发射少。但是，尚不清楚排放的烟灰颗粒的颗粒特性与常规柴油发动机的颗粒特性如何不同。因此，本研究旨在阐明氢混合烧结对柴油发动机发出的烟灰颗粒的特性的影响。在2022财年，测量了具有相对简单的火焰结构的气态燃料的层流扩散火焰，并检查了氢化对火焰中产生的烟灰颗粒颗粒性能的影响。从圆形管喷嘴中弹出气燃料（乙烯），并在其周围流动了由空气和氢制成的环境气体，从而产生了稳定的层流扩散火焰。然后，使用石英玻璃采样探针，在火焰中心轴上的每个位置吸入燃烧气体，以将烟灰颗粒收集到石英纤维过滤器中，并通过激光频谱进行了更长的水平，以比较了液体的长度，从而通过激光拉曼光谱进行了更长的时间，从而分析了收集的烟灰颗粒的纳米结构。由于氢具有较大的扩散系数，因此人们认为颗粒的产生机制随着氢扩散到火焰中而发生了变化。还揭示了构成烟灰颗粒的碳结晶石尺寸在火焰中随着氢的添加而较小。较小的碳结晶石尺寸的结果对应于其他研究小组先前研究的结果，这些研究小组通过将氢添加到燃料侧而不是大气气体来进行实验。