Study of heat loss reduction mechanism and thermal efficiency improvement method in e-fuel blended fuel based on re-laminarization

本研究では，「低発熱量のe-fuel」と「既存燃料」の混合によって着火性が大きく変わることで生じる壁面衝突形態に対応した熱損失低減手法として再層流化を提案，熱損失評価モデルを開発することで，エンジン効率向上に寄与する。実験については，「混合比と着火遅れの関係評価」を実施した。e-fuelとして，OME（オキシメチレンエーテル）を用意した。OMEはCH3-O-(CH2-O)n-CH3で表され，オキシメチレン基(CH2-O)の数nによって，OMEnと記載される。今回使用したOMEはOME2~6である。このOMEは既存の舶用燃料に比べて着火性は優れているものの，舶用燃料を構成している代表成分である飽和分，および芳香族分との混合時に着火性と混合比が線形（加成性）になるかは不明である。これらの着火性評価は，FCAと呼ばれる燃料着火性評価装置を用いて，OME2~6と，OME3とセタン価標準燃料であるヘキサデカン，1-メチルナフタレンの混合燃料を対象にして行われた。混合燃料の着火遅れから計算されたセタン価と混合比の関係は，ヘキサデカン，1-メチルナフタレンとも線形に近い結果になった。計算については，「CFDによる壁面衝突状態の予測」を行った。実験で実施される噴孔-壁面間距離を変更し，鉛直方向速度の算出をLESを用いたCFD解析により行った。その結果，ガス噴流の実験結果と同様に，壁面を0としたほぼ等しい速度プロファイルとなることがわかった。また，液相の温度変化，および蒸発を考慮した改良されたVoF(Volume of Fluid)法による壁面衝突位置での燃料液体蒸発の様子を予測するための計算コードの改良，準備を行った。試行として，高温壁面上にある燃料液面に衝突する燃料液滴を対象とした計算を実施し，衝突時の気液界面の移動と，温度，蒸発量分布が予測できることを確認した。

本研究では，「低発熱量のe-fuel」と「既存燃料」の混合によって着火性が大きく変わることで生じる壁面衝突形態に対応した熱損失低減手法として再層流化を提案，熱損失評価モデルを開発することで，エンジン効率向上に寄与する。実験については，「混合比と着火遅れの関係評価」を実施した。e-fuelとして，OME（オキシメチレンエーテル）を用意した。OMEはCH3-O-(CH2-O)n-CH3で表され，オキシメチレン基(CH2-O)の数nによって，OMEnと記載される。今回使用したOMEはOME2~6である。このOMEは既存の舶用燃料に比べて着火性は優れているものの，舶用燃料を構成している代表成分である飽和分，および芳香族分との混合時に着火性と混合比が線形（加成性）になるかは不明である。これらの着火性評価は，FCAと呼ばれる燃料着火性評価装置を用いて，OME2~6と，OME3とセタン価標準燃料であるヘキサデカン，1-メチルナフタレンの混合燃料を対象にして行われた。混合燃料の着火遅れから計算されたセタン価と混合比の関係は，ヘキサデカン，1-メチルナフタレンとも線形に近い結果になった。計算については，「CFDによる壁面衝突状態の予測」を行った。実験で実施される噴孔-壁面間距離を変更し，鉛直方向速度の算出をLESを用いたCFD解析により行った。その結果，ガス噴流の実験結果と同様に，壁面を0としたほぼ等しい速度プロファイルとなることがわかった。また，液相の温度変化，および蒸発を考慮した改良されたVoF(Volume of Fluid)法による壁面衝突位置での燃料液体蒸発の様子を予測するための計算コードの改良，準備を行った。試行として，高温壁面上にある燃料液面に衝突する燃料液滴を対象とした計算を実施し，衝突時の気液界面の移動と，温度，蒸発量分布が予測できることを確認した。