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TF3 Outcome 1

G3-resourcesのエンジン・燃焼利用(燃料最適利用技術)

荒木 幹也   ゴンザレス ファン   古畑 朋彦   座間 淑夫

研究内容
令和6年度 成果
令和7年度 成果

令和6年度 成果内容

荒木・ゴンザレスグループ

WP 3-1-1【ガソリン混合燃料(既存ガソリン+エタノール)を用いた、エンジン燃焼実験】

エタノール混合ガソリンによる、エンジン冷始動実験装置を構築しました。

エタノール混合ガソリンを用いた場合の、エンジン冷始動対策をする理由 エタノール混合ガソリン冷始動に対する、筒内実効燃料量予測モデルの考え方 エタノール混合ガソリンE50の冷始動性結果

エタノールはガソリンより蒸気圧が低く、 エンジン冷始動性の悪化が懸念されます。

ドロップイン燃料としての上限を探るべく、 本研究室で開発してきた筒内実効燃料量予測モデルを適用し、エタノール混合ガソリンを用いた冷始動実験を開始しました。

E50(エタノール50%)でも E0(純ガソリン)と同等の冷始動性を得ることに成功しましたので、今後さらに濃度を上げる予定です。


WP 3-1-1【アンモニア混合燃料(アンモニア+ 水素+大量水蒸気)を用いたエンジン燃焼実験】

未精製バイオガス(アンモニア+水素+大量水蒸気)のエンジン直接燃焼発電システムを構築しました。

アンモニアと水素の混合燃料を用いたエンジン燃焼実験装置 アンモニアによる燃焼不安定化を水素で補う

バイオガスにはアンモニア、水素、水蒸気等多くの成分が含まれ、 エンジン運転を不安定化させます。これを未精製のまま直接エンジン燃焼し、発電するための道筋を整える準備をしました。

アンモニア/水素の比率を変化させ、水蒸気投入の前段階まで試験は完了しました。 また、熱効率を実用的な精度で予測できることが示唆されました。

アンモニア/水素燃焼の熱効率に影響を及ぼす因子を示すグラフ アンモニア燃焼の熱効率を示すモデル アンモニア/水素燃焼の熱効率予測精度を検証

古畑グループ

WP 3-1-2【層流拡散火炎を用いた各種燃料(灯油ベース)の燃焼性評価】

G3-fuel 混合燃料 (灯油)燃焼性評価のための実験設備を整備し,評価実験を開始しました。

混合燃料の燃焼性評価のために、試験燃料の層流拡散火炎を形成し、 その火炎中から燃焼ガスをサンプリングするための実験装置を整備しました。

層流拡散火炎の実験装置概要
灯油とラウリン酸メチルを混合した燃料の層流拡散火炎

ラウリン酸メチル(植物由来バイオマス燃料)の混合割合が高くなるほど、 燃焼用空気の余熱温度を高くしないと火炎が安定しない。


ガスクロマトグラフ

今年度は、灯油にFAMEを混合すると灯油より燃焼しにくくなることを、 層流拡散火炎の実験装置を用いて確認することができました。

さらにサンプリングした燃焼ガス中の一酸化炭素(CO)と 二酸化炭素(CO2)を定量分析するための、 ガスクロマトグラフ一式を導入しました。

ガスクロマトグラフについては、標準ガスを用いてCOとCO2の定量分析が可能であることを確認しました。

座間グループ

WP 3-1-3【G3-fuel(軽油)の噴霧燃焼実験を行うための装置整備】

G3リソースから作られた合成軽油の「ドロップイン手法」を検討しました。

G3-Fuel(合成軽油)を既存インフラや設備を変更することなく、 化石燃料(軽油)に少量添加して利用する 「ドロップイン手法」を検討するため、合成軽油と軽油の燃焼特性を⽐較する必要があります。

2024年度は合成軽油の燃焼特性を評価するための噴霧燃焼可視化容器の設計、並びに作成を⾏い、燃焼可視化実験装置の整備が完了しました。

【進捗1】

ノネンと軽油を混合 20%のノネン混合を確認

TF2から供給される想定燃料(炭化水素燃料 : 1-Nonene)と既存の化石燃料(軽油)との混合を確認しました。

【進捗2】

混合軽油の燃焼特性を評価する燃焼可視化容器 混合軽油の燃焼特性を評価する商用車用燃料噴射装置

混合軽油の燃焼特性を評価する実験装置を整備しました。

【進捗3】

OHラジカルを捉えるための光学系機器

噴霧火炎からの微弱な化学発光(OHラジカル)を捉えるための光学系機器を選定しました。

【進捗4】

高温高圧可視化容器による噴霧燃焼実験装置図 ピストンを模した壁面に衝突する噴霧火炎の様子

高温高圧可視化容器による噴霧燃焼の確認を行いました。

2025年度は噴霧燃焼の挙動の可視化計測(可視光、OHラジカル)を行い、噴霧燃焼特性に及ぼすG3リソース添加割合の影響を調べます。