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，本研究旨在建立自动点火和燃烧控制方法这一关键技术，以实现适用于包括植物醇在内的各种生物燃料的高效柴油发动机系统。是有事可做。通过对酒精喷雾混合物形成过程的理论研究以及利用定容燃烧炉进行喷雾可视化实验，我们发现燃料的物理性质（理论值）存在与燃料比和汽化潜热有关的内在因素。）以及与环境气体条件相关的外部因素（压力、温度、氧气浓度）。目前，我们正在对燃油延迟点火和自燃控制因素进行定量评估。但目前所使用的定容燃烧炉均采用电加热器加热，且由于设备规格的原因，环境气体条件仅限于2.8 MPa和800 K，因此存在自燃现象。尚未检测到纯酒精。因此，今年，为了扩大实验条件范围，我们建造了新型定容燃烧炉，采用预混燃烧的气体加热方式，并进行了喷雾可视化实验。实验中，将燃料喷射时周围气体的氧浓度设定为与大气相同的21Vol.%，并使用乙醇（特级：99.5%）。结果，我们能够在 0.7 MPa 的环境气压和 2341 K 的温度（计算值）下可视化乙醇喷雾混合物的形成过程。但由于装置周围气体泄漏以及观察窗玻璃损坏，无法达到目标环境气体条件，无法检测到乙醇喷雾的自燃现象。然而，该实验的结果表明，乙醇的自燃不仅受到环境气体温度的影响，还受到环境气体压力的影响。目前我们正在对设备进行改造和调整，以确认上述事实。