燃料のピストン圧縮改質による船舶用超排出ガスエンジンの実用化研究

燃料活塞压缩重整船用超排放发动机实际应用研究

• 批准号: 21K03890
• 负责人: 柴田 元
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03890/
• 关键词: 燃料改質; ディーゼルエンジン; バイオガス; ピストン圧縮; 改質ガス; 水素; 一酸化炭素; 化学動力学計算

R3年度までの研究では窒素を多量に含む環境下で、軽油の代替としてノルマルヘプタンを用いた改質研究をエンジン実験と化学動力学計算の両面より実施し、水素や一酸化炭素の生成課程および収率を向上させる方法について検討を行った。これらのデータに基づき、R4年度は粗バイオガス（二酸化炭素とメタン）を用いたピストン圧縮改質装置を作成し、実験を実施した。吸気としてノルマルヘプタンと空気の混合気、過濃なメタン、メタンと同量の二酸化炭素をディーゼルエンジン内に供給しピストン圧縮してノルマルヘプタンを着火源にドライリフォーミング反応を起こして一酸化炭素と水素を生成させるだけでなく、吸熱反応による排熱回収とエンジンの出力を得ることを目標としている。生成される水素と一酸化炭素は液体合成燃料（e-fuel）の原料であり再利用することができる。メタンと二酸化炭素の供給モル比、酸素濃度、吸気加熱温度をパラメータに実験をした。その結果、メタンと二酸化炭素より一酸化炭素と水素が生成するドライリフォーミング反応がエンジン内で起こることが確認され、改質中の筒内最高温度が高いほど水素や一酸化炭素の生成割合およびメタンから水素への転化率が高くなることが確認された。また、二酸化炭素を供給せずにメタンだけを供給した場合は、ノルマルヘプタンの燃焼で生成する二酸化炭素とメタンによるドライリフォーミング反応が起こり、排気中に排出される二酸化炭素濃度を1％以下に抑制することができた。この結果は、ドライリフォーミング反応を利用してエンジンからの二酸化炭素排出削減が可能であることを意味しており、大変興味深い。一方、高当量比環境で改質が行われるためスモークが高濃度で排出されることが課題である。

The research of R3 is conducted on the application of chemical kinetics calculation in the study of carbon formation in the presence of high concentration of carbon and oil, and on the study of chemical kinetics calculation in the study of carbon formation in the presence of high concentration of carbon and oil. In the first half of 2014, the company launched a series of projects to improve the quality of the products. The absorption of heat and air mixture, excessive concentration of heat and air mixture of heat and air mixture of heat and air mixture The raw materials for producing water, acidifying carbon and liquid synthetic fuel (e-fuel) are reused. The carbon supply ratio, acid concentration, and absorption temperature of the two acids are different. As a result, it was confirmed that the maximum temperature in the cylinder during upgrading was high, and the conversion rate of water element to carbon dioxide was high. In the case of carbon dioxide supply, carbon dioxide is produced in the combustion process and the concentration of carbon dioxide is reduced to less than 1% The result is that carbon dioxide emissions can be reduced by the use of carbon dioxide, which means that carbon dioxide emissions are greatly reduced. One side, high equivalence ratio environment is modified to high concentration.

项目成果

Fuel reformation by piston compression of rich air-fuel mixture

通过活塞压缩浓空气燃料混合物进行燃料重整

• DOI: 10.1177/14680874211047527
• 发表时间: 2021
• 期刊: International Journal of Engine Research
• 影响因子: 2.5
• 作者: Shibata Gen;Asai Go;Ishiguro Shuntaro;Watanabe Yusuke;Kobashi Yoshimitsu;Ogawa Hideyuki
• 通讯作者: Ogawa Hideyuki

内燃機関のピストン圧縮によるサロゲートナフサの部分酸化改質

利用内燃机活塞压缩对替代石脑油进行部分氧化重整

• 发表时间: 2021
• 作者: 廣瀬裕二;上坂優貴;小倉裕直;森 大成
• 通讯作者: 森 大成