ディーゼル機関へのDME燃料適用に関する研究

二甲醚燃料在柴油机上的应用研究

• 批准号: 14750726
• 负责人: 段 智久
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: 神戸商船大学
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750726/
• 关键词: ディーゼルエンジン; 代替燃料; 新燃料システム; 数値計算; 計算機併用

本研究では,幅広い分野で使用されているディーゼル機関め代替燃料として,ジメチルエーテル(DME)を用いることを検討した.DMEの燃料としての利点という観点では,LPG同様,数気圧の加圧で液化するため運搬方法が簡素化できること,自己着火性の指標であるセタン価が55〜60と高いためにディーゼル機関に適していること,また分子構造として炭素同士の結合がないことから燃焼時にすすがほとんど発生しないこと等の利点がある.その一方で,潤滑性がほとんどないため,燃料噴射ノズルの内部や燃料噴射ポンプのプランジャなどにスカッフィングを引き起こすなどの欠点がある.本実験では潤滑性を補うために,DMEにA重油を混合して,この混合燃料をディーゼル機関で燃焼させることを試みた.供試機関には横型水冷4サイクル単気筒直接噴射式ディーゼル機関(ボア92mm×ストローク96mm)を使用した.実験条件として,機関回転数は2000rpm一定とし,負荷は5段階(0,16,33,49,65%)に設定して燃焼圧力,排気ガス成分などの機関性能の測定を行った,また燃料噴霧の発達状況を可視化するために,大気圧下に燃料を噴射して高速度ビデオカメラにより撮影をした.DMEとA重油の混合率は,重量割合でDME25%A重油75%,DME50%A重油50%の2種類を試験し,比較のためにA重油100%,軽油100%の運転も行った.実験より次の知見を得た.(1)加圧下ではDMEとA重油との混合性は良好で,長期間保存しても分離しない.(2)DME・A重油混合燃料の噴霧特性としては,A重油を混合したことにより大幅な噴霧到達距離の減少が起きることなく適度な噴霧角を得られる.(3)DMEを混合すると着火遅れ期間を小さくさせる効果がある.(4)DME・A重油混合燃料を用いた場合,わずかではあるがCO2の削減効果があり,スモークに関しては大幅な削減ができる.(5)DMEとA重油の混合割合は排ガス特性,機関運転性能などを考慮した結果,50%:50%が適している.また,数値計算では,DMEの諸物性をKIVA2コードに適用し,噴霧の分散に関して計算を行った.その結果,実験で得られたような噴霧角の増大の傾向が計算でも再現された.以上の研究結果より,DMEをディーゼル機関に適用する場合,潤滑性を補うためにA重油と混合するのは有効であると結論した.

This study discusses the use of DME as an alternative fuel in different fields.DME fuel has the same advantages as LPG, and the operation method of LPG is simplified. The index of its ignitability is 55 ~ 60. The molecular structure and the combination of carbon and carbon are the advantages of combustion. In one direction, lubricity is low, fuel injection is low, and internal fuel injection is low. This is the first time that A fuel mixture has been produced. The test device is used in a horizontal water-cooled 4-cylinder direct injection device (92mm× 96mm). Under certain conditions, the machine speed is 2000rpm, and the load is 5 steps.(0, 16, 33, 49, 65%) Set the combustion pressure, exhaust gas composition, measurement of engine performance, visualization of fuel spray development status, fuel injection at high pressure, high speed, extraction of fuel spray.DME A heavy oil mixing ratio, weight cut DME25%A heavy oil 75%, DME50%A heavy oil 50% of the two types of test, A heavy oil 100%, A heavy oil 100% I'm not sure what to expect. (1)Under high pressure, DME and A heavy oil have good mixing property, and they can be separated for a long time. (2) Spray characteristics of DME·A heavy oil blend fuel: A heavy oil blend fuel: A heavy (3)DME mixed with water during the fire. (4) When DME·A heavy oil fuel mixture is used, the CO2 reduction effect is reduced greatly. (5)DME and A heavy oil mixture discharge characteristics, mechanism transport performance, considering the results, 50%:50% appropriate. The calculation of numerical values is applicable to the calculation of DME properties in KIVA2. As a result, the tendency of spray angle to increase was calculated and reproduced. The results of the study are as follows:

项目成果

段 智久: "DMEとA重油の混合燃料のディーゼル期間への適用研究(第1報:エンジンシステムの試作)"第69回マリンエンジニアリング学術講演会講演論文集. 17-20 (2003)

丹智久：“二甲醚和A重油混合燃料在柴油机上的应用研究（第1次报告：发动机系统原型）”第69届海洋工程学术会议论文集17-20（2003）。

段 智久, 橋本正孝, 浅野一朗, 山縣正史: "DMEとA重油の混合燃料のディーゼル機関への適用研究(第一報 エンジンシステムの構築)"日本マリンエンジニアリング学会. 春季大会にて発表予定.

Tomohisa Dan、Masataka Hashimoto、Ichiro Asano、Masashi Yamagata：“DME 和重油 A 混合燃料在柴油发动机中的应用研究（第一份报告：发动机系统的构造）” 预定在日本船舶工程学会发表。春季会议。