TOP ＞ バックナンバー ＞ Vol.15 No.2 ＞ ディーゼル燃焼Ⅱ
齋藤ら(1)は、熱効率向上に寄与する高圧縮比化の実現手段として、流動抑制などの課題がある燃料室の狭小化(BASE)ではなく、行程長さの延長(LS)による手段を検討した。KIVA-3VでのITE算出結果をみると、BASEは圧縮比24がピークだが、LSは圧縮比が高くなるに従い増加を示す。PmaxとNOxにおいて、圧縮比が高くなるに従いBASEは増加するが、LSは一定の水準を示した(図1-1)。単気筒エンジンでのBASEに対するLSのITEは、低負荷で+0.3pt、高負荷で+1.2ptの効果が得られた。同一回転数だとLSでは等容度が下がるため、燃焼後の高い温度・圧力の持続時間が短くなることが冷却損失低減の一因となりITEを向上させる(図1-2)。LSの機械損失の低下要因は、連幹比が低下したことによる摩擦損失は増加したものの、Pmaxが抑制されたためである。NOx排出量は、同一λではLSの方が増加する傾向となった。
黒島ら(2)は、将来のCN燃料の燃料設計に寄与するため、セタン価や組成、物理的特性といった基本性状や機関の運転状態が、すすのナノ構造に及ぼす影響を詳細解析した。すす粒子のグラファイト化は酸化反応性を悪化させるため、DPFの強制再生に使用される燃料増加を招く。今回は燃料中のアロマ分に着目し、JIS2号軽油とセタン価を合わせたパラフィン系燃料(CN55)を用意した(表2-1)。粒子のグラファイト化度はラマン分光法、酸化反応性は熱重量測定により実施した。実機試験の結果、燃焼では筒内圧力、熱発生率に対する燃料の物理的特性の影響は小さいものの、性能では黒煙にてCN55が明確に少なくなったことは、アロマ分の差と考えられる(図2-1)。炭素結晶子サイズ(La)もCN55では小さくなることからメカニズムの解明を試みた。すす粒子の表面成長におけるアセチレン付加反応機構を前提に、燃焼状態での高温滞留時間とLaの関係性を推測し整理した結果、CA10-CA90とLaの相関が高く、Laは燃焼期間中に決定されると推定できた。LaはJISの方が大きいため、この要因はアロマである可能性が高い(図2-2)。
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