燃料改質によるＮＯｘ無排出エンジンの開発：分子レベル反応の解明から自動性能予測へ

通过燃料重整开发无氮氧化物排放发动机：从分子水平反应的阐明到自动性能预测

• 批准号: 19J11887
• 负责人: 村上 雄紀
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11887/
• 关键词: 反応性評価; 燃焼化学反応; 詳細化学反応機構; ディーゼルエンジン; アンモニア; 窒素酸化物; 燃料改質; 低温酸化反応

2020年度は，炭化水素燃料および窒素化合物（NOx, アンモニア）の混合気に対応する化学反応モデルの構築を行った．モデル検証の過程で行った実験から，（1）高濃度の窒素酸化物が炭化水素燃料の酸化を抑制する効果を持つこと，（2）一般的に反応性が低いとされるアンモニアが，炭化水素との相互干渉によって窒素酸化物を生成し，炭化水素の反応性を向上させる働きを持つことが分かった．これらの結果は，従来のNOxやアンモニアの持つ効果についての理解とは反する傾向であり，対象とした混合気の条件範囲を拡大したことによって明らかになった．またいずれの結果も2019年度に実施した，「低温条件における火炎挙動に関する研究」や「炭化水素燃料の可燃限界に対する窒素酸化物の影響に関する研究」に密接に関係しており，前年度の研究成果を生かして，個々の化学種が持つ影響をより体系的に明らかにすることができた．より広範な条件に対応できるよう，構築した化学反応モデルを改良していく上でも，これらの情報は極めて有用であると考えている．なお，得られた研究成果については，燃焼工学分野で最も権威ある国際学術論文誌(Combustion and Flame, IF: 4.570)への投稿手続きを進めている．さらに，構築した化学反応モデルを用いて，簡易的なエンジン燃焼計算を実施した．炭化水素／窒素化合物（アンモニア）の混合気組成や，燃料濃度，初期温度などをパラメータとして変化させた際に，燃焼生成物がどのように変化するかを調べた．得られた計算結果から，混合燃料から水素を効率よく取り出し，利用できる条件範囲の存在が示唆された．この結果は，エンジンにおける水素やアンモニア燃料の応用範囲を拡大するものであり，極めて有意義であると考えている．

In 2020, the construction of chemical reaction systems for the mixing of hydrocarbon fuels and hydrocarbon compounds (NOx, NOx, NOx) was carried out. (1) high concentration of carbon acid compounds can inhibit the acidification of carbonized water fuel,(2) general reactivity can be reduced, and the interaction of carbonized water with carbon acid compounds can be reduced. The result is that the NOx emission from the future is not consistent with the understanding of the impact of the impact. In 2019, the research results of the previous year were closely related to the research results of the previous year, namely,"Research on the relationship between low temperature fire behavior" and "Research on the relationship between the flammability limit of carbonized water fuel and the influence of acid compounds". The conditions for the construction of chemical reactions are as follows: International Journal of Combustion and Flame (IF: 4.570) In this paper, we construct a simple chemical reaction system for combustion calculation. The composition of hydrocarbon/hydrocarbon mixtures, fuel concentration, initial temperature, combustion products, and the temperature of combustion products are regulated. The calculation results show that the mixed fuel has a high water element efficiency, and the existence of a conditional range is used to show the mixed fuel. The result is that the fuel consumption range is very large, and it is very meaningful.

项目成果

An experimental and modeling study of NO effect on flame dynamics of n-dodecane cool and warm diffusion flame

NO对正十二烷冷温扩散火焰火焰动力学影响的实验与模拟研究

• 发表时间: 2020
• 作者: Mengni Zhou;Omar R. Yehia;Christopher B. Reuter;Christopher M. Burger;Yuki Murakami;Hao Zhao;Yiguang Ju
• 通讯作者: Yiguang Ju

Effects of Nitric Oxide on Methane Oxidation in a Micro Flow Reactor with a Controlled Temperature Profile

一氧化氮对温度曲线可控的微流反应器中甲烷氧化的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: Yuki Murakami;Hisashi Nakamura;Takuya Tezuka;Kaoru Maruta
• 通讯作者: Kaoru Maruta

Kinetic effects of NO addition on n-dodecane cool and warm diffusion flames

• DOI: 10.1016/j.proci.2020.06.002
• 发表时间: 2020-07
• 作者: Mengni Zhou;O. Yehia;C. Reuter;Christopher M. Burger;Y. Murakami;Hao Zhao;Y. Ju

Studies of autoignition-assisted nonpremixed cool flames

• DOI: 10.1016/j.proci.2020.06.379
• 发表时间: 2020-09
• 作者: Y. Murakami;C. Reuter;O. Yehia;Y. Ju

温度分布制御型マイクロフローリアクタによるNO添加がメタンの反応性に及ぼす影響に関する研究

利用温度分布控制微流反应器研究NO添加对甲烷反应活性的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: Yuki Murakami;Hisashi Nakamura;Takuya Tezuka;Kenji Hiraoka;Kaoru Maruta;村上雄紀，中村寿，手塚卓也，丸田薫
• 通讯作者: 村上雄紀，中村寿，手塚卓也，丸田薫