成果報告書詳細
管理番号20150000000667
タイトル平成26年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業 (バイオマス) マイクロ波プラズマ燃焼によるバイオマス燃料の着火性向上型エンジンシステムの技術開発
公開日2016/3/1
報告書年度2014 - 2014
委託先名イマジニアリング株式会社
プロジェクト番号P10020
部署名イノベーション推進部
和文要約件名:平成26年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業/新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス)「マイクロ波プラズマ燃焼によるバイオマス燃料の着火性向上型エンジンシステムの技術開発」

マイクロ波を用いた活性ラジカル種の多量発生、および非平衡プラズマによる圧縮自着火機関の燃焼制御を可能とし、燃料種の質を選ばない高効率燃焼機関を提供することで、普及を妨げている低質バイオマス燃料の利活用を拡大する。また、軽油に代わる代替燃料として、低質バイオマスの利用拡大することで、国民生活に不可欠な国内物流基幹を担う輸送トラック用燃料、発電用ディーゼルエンジンの代替燃料、非常電源用燃料の安定確保と、温室効果ガス排出量の大幅な削減により、豊かで環境に良い社会作りを目指す。低質のバイオディーゼル燃料(BDF)を用いた場合でも高効率で低NOx排出の着火性向上型のエンジン性能を確保できる燃焼技術、システムを開発する。1.活性ラジカルによる低質燃料の改質、混合気形成時間の短縮:高圧(使用圧力:175気圧)燃焼容器および高圧噴射(2000気圧)系システム、1.6kWマイクロ波発振システムを製作し、マイクロ波プラズマの噴霧への照射、ラジカルによる混合気形成時間への影響、燃焼早期化の検討を行った。燃料噴霧へのマイクロ波プラズマ照射条件により、混合気形成時間の短縮可否を判定するザウタ平均粒径(SMD)の変化量をPDA(位相ドップラー法)により計測した。その結果、マイクロ波プラズマ照射効果により粒径の微細化が確認できた。燃料微細化とエンジンの排気性能とは強い相関関係(相関係数0.78(文献より)があり、排気性能の向上ー混合気形成時間の短縮に効果が期待できることが検証できた。2.活性ラジカル、マイクロ波プラズマによる着火・燃焼の制御:ディーゼル燃料(nーヘプタン)およびBDF代用燃料(サロゲート燃料)のMD(メチルデカノエート)につき燃焼化学反応解析を行い、低温酸化反応の有無条件下でマイクロ波プラズマ照射のOHラジカル添加による着火・燃焼の制御効果有無を検討した。反応解析の結果、ディーゼル燃料へのマイクロ波プラズマ照射による燃焼制御の可能性と同様、サロゲート燃料においても同様の自着火時期の早期化が期待できることがわかった。これはディーゼル噴射におけるパイロット噴射と同等の効果が得られることからパイロット噴射量の寄与量増大が予測される。なお、定量的判定には計測方法、プラズマ照射形態(投入エネルギ、照射空間、照射時間等)の更なる実験検討が不可欠であり、本研究期間内では効果の検証までで、効果定量化には至らなかった。3.マイクロ波プラズマによる燃焼改善技術の開発:1、2の課題において明らかとなったマイクロ波プラズマ照射の効果により、燃焼制御の可能性、排気特性の向上が期待できることから、高圧噴射・自着火燃焼機関の運転領域の拡大が期待できる。また、より低質な燃料への適用、廃油主成分である国内BDFの燃料適用により使用用途の拡大が見込める。成果(1) 研究発表・講演(口頭発表も含む):国内外計0件(国内0件、海外0件)(2) 特許等:国内外含め6件(自着火機関、噴霧関連)(3) 受賞実績:なし3. その他特記事項(1) 成果普及の努力(プレス発表等):なし(2) その他の公表:なし
英文要約Title: New energy venture technical innovation business/New energy venture technical innovation business (the biomass)/Technical Development of the engine system for ignition improvement of biomass fuel by microwave plasma combustion, FY2014 Final Report

This research enables to conduct the combustion control of the Diesel engine by increasing of the reactive radical and using of non-equilibrium plasma, and it will expand the utilization of law quality biomass fuel by providing the high efficiency combustion engine that does not depend on the quality of the combustion species. We aim to promote eco-friendly society by expanding to use the law quality biomass as alternate fuel of gas oil. By using the law quality biomass, we can reduce big volume of greenhouse gas emission and ensure stable supply for the substitute fuel of the long‐haul truck fuel and power generation diesel engine and the emergency power system. We develop the combustion technology and system which ensure the high efficiency and low NOx emission engine performance even if we use the low quality Biodiesel Fuel(BDF).1. Reforming of low-quality fuel and reduction of mixture formation time by reactive radical: Produced high pressure (working pressure: 17.5 MPa) combustion chamber, high-pressure injection (200 MPa) system and 1.6kW microwave oscillation system. After that, conducted irradiation against microwave plasma spray and reviewed the impact for mixture formation time by radical and acceleration of the combustion. Based on the condition of the microwave plasma irradiation against fuel spray, conducted measurement using PDA(Phase Doppler method) of the amount of Sauter's mean diameter(SMD)change that judge the possibility of mixture formation time reduction. As a result of the test, we could confirm the miniaturization of the grain diameter by microwave plasma irradiation effect. Fuel miniaturization and engine emission performance has strong correlation (correlation factor 0.78(literature-based)), and we could verify it promises an effect on the improvement of the emission performance and reduction of mixture formation time. 2. Control of ignition and combustion by reactive radical and microwave plasma:We conducted the combustion chemical reaction analysis under MD of the diesel fuel (n-heptane) and BDF substitute fuel(surrogate fuel) ,and we checked the ignition and combustion control effect using OH radical induced by microwave plasma irradiation under the condition of with or without low-temperature oxidation reaction. As a result of the reaction analysis, we found out we can expect same result of acceleration of hypergolic timing with surrogate fuel with the possibility of combustion control by microwave plasma irradiation against diesel fuel. This has same impact with the pilot injection of the diesel injection, so we can expect increment of the contribution amount of the pilot injection amount.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る