カーボンニュートラルを指向した微量化学種添加型希薄デュアルフューエル燃焼の研究

本年度は再生可能エネルギー由来の水素および二酸化炭素からメタネーションにより合成可能なメタンを主燃料とするガス燃料を用い，高着火性の液体燃料を着火源とするデュアルフューエル燃焼エンジンにおいて，ごく微量のオゾンをエンジン吸気に添加することによる着火および燃焼時期の制御，ならびに熱効率の向上と排ガスの低減を試みた．その結果，高着火性の液体燃料はエンジン圧縮行程の早期に燃焼室内に広く分散すると，オゾン由来の酸素ラジカルと反応し，着火が顕著に促進すること，この特徴を利用すれば燃焼位相を広く制御可能なことが明らかとなった．また，圧縮上死点近傍でエンジン燃焼室内に直接噴射された液体燃料の着火はオゾン添加の影響をほとんど受けず，燃焼室に広く分散したガス燃料の自着火が促進されることも明らかとなった．この知見を活用することで，より一層の希薄燃焼化による熱効率向上を図るため，過給条件下においてオゾン添加をともなう場合のエンジン燃焼を検討した．その結果，希薄燃焼による失火の助長ならびに燃焼効率の低下は，オゾン添加により大幅に緩和され，希薄燃焼による冷却損失の低減効果とあいまって熱効率が大幅に向上することが明らかとなった．さらに，液体燃料を圧縮行程の早期に広く分散させる方式の方が，より低いオゾン量で燃焼を促進し得ることがわかった．以上のことから，オゾン添加と過給希薄燃焼による熱効率の向上とNOxの大幅低減が可能となる条件を明らかにすることができた．

本年度は再生可能エネルギー由来の水素および二酸化炭素からメタネーションにより合成可能なメタンを主燃料とするガス燃料を用い，高着火性の液体燃料を着火源とするデュアルフューエル燃焼エンジンにおいて，ごく微量のオゾンをエンジン吸気に添加することによる着火および燃焼時期の制御，ならびに熱効率の向上と排ガスの低減を試みた．その結果，高着火性の液体燃料はエンジン圧縮行程の早期に燃焼室内に広く分散すると，オゾン由来の酸素ラジカルと反応し，着火が顕著に促進すること，この特徴を利用すれば燃焼位相を広く制御可能なことが明らかとなった．また，圧縮上死点近傍でエンジン燃焼室内に直接噴射された液体燃料の着火はオゾン添加の影響をほとんど受けず，燃焼室に広く分散したガス燃料の自着火が促進されることも明らかとなった．この知見を活用することで，より一層の希薄燃焼化による熱効率向上を図るため，過給条件下においてオゾン添加をともなう場合のエンジン燃焼を検討した．その結果，希薄燃焼による失火の助長ならびに燃焼効率の低下は，オゾン添加により大幅に緩和され，希薄燃焼による冷却損失の低減効果とあいまって熱効率が大幅に向上することが明らかとなった．さらに，液体燃料を圧縮行程の早期に広く分散させる方式の方が，より低いオゾン量で燃焼を促進し得ることがわかった．以上のことから，オゾン添加と過給希薄燃焼による熱効率の向上とNOxの大幅低減が可能となる条件を明らかにすることができた．