results.1.はじめにディーゼル機関は熱効率が高く自動車や各種産業用機械の動力源として広く用いられているが、環境汚染物質(NOx,PM)の低減が困難であることが知られている。これは噴霧拡散燃焼において局所高温域でNOxが,燃料過濃領域でPMがほぼ同時に生成されることに起因する(1)。これまで混合気を希薄均一に燃焼させることで低エミッション化を図る取り組みが数多くなされてきたが(2)(3)、着火制御の難しさから幅広い運転条件での実用化には至っていない。メタン等の着火性の低い軽質ガスに転換し、これらをディーゼル噴射によって希薄予混合着火させる方法について調査を行ってきた(4)。最近ではCO2低減の観点からカーボンニュートラルである木質バイオマス燃料を軽質ガス化し、内燃機関に混焼させる方式に注目が集まっている(5)。メタンといった軽質ガス成分とディーゼル燃料との混焼技術が高効率・低エミッション化の鍵となる。このような背景のもと、本報ではディーゼル機関に予混合吸気させる軽質ガス成分がディーゼル混焼性能に与える影響を実験的に調査し、軽質ガス・ディーゼル混焼機関の運転状態に対して最適なガス性状について検討した結果を紹介する。表1に供試機関の諸元を、図1に今回用いた実験装置の概略を示す。機関はコモンレール式燃料噴射装置(CRS)を装着した直噴式ディーゼルエンジンであり、任意の時期に軽油を筒内に噴射することができる。ガス燃料と空気を吸気マニホールド上流で混合できるよう改造を施している。吸入空気には電動式コンプレッサから供給される加圧エアを用い、吸気経路内にサージタンクを配置することでコンプレッサ吐出に伴う圧力脈動を抑え、減圧弁および吸気スロットルによって吸気マニホールド内のガス圧力が所定の値となるように調整している。メタンをガス燃料として用いた。各ガスを貯蔵した高圧ボンベから1次レギュレータを介して約0.6MPaに減圧した後、設定したガス組成となるように開度調整した流量制御弁を経て、ガスミキシングタンクに一旦貯蔵しガス組成を均質化させる。MPaに減じ、機関入口に設置した流量制御弁により供給ガス流量を調整し機関に導入する。試験ガス条件を変える度にミキシングタンク内のガスをガスクロマトグラフィ装置にて分析することで、機関に供給するガス成分の確認を行なっている。表2に実験条件を示す。MPa)の3段階を設定した。各負荷において機関が筒内圧超過や失火を起こすことなく運転継続できるガス混焼条件を把握するため、出力一定の条件下でガス燃料の供給量と軽油の噴射開始時期を変更する実験を行った。この際、水素(H2)、一酸化炭素(CO),メタン(CH4)をそれぞれ単ガスで供給した実験を最初に行い、各ガス成分がディーゼル混焼性能に与える影響を評価した。次に一酸化炭素と水素、メタンと水素の混合ガスでの評価を行った。実験に際しては全ての気筒の筒内圧力を監視し、筒内圧力が規定値を超過した場合や、過早着火、または大きな燃焼変動が見られた場合はその条件を運転限界とした。吸気圧は自然吸気(N/A)相当を標準条件とし、ガス予混合気の空気過剰率を変更する実験のみ適宜吸気圧を調整している。実験結果の考察のため、本報では燃焼性能に関わる指標を下記のように定義する。Ratio)と定義し、実測ガス流量と軽油噴射量を基に式(1)によって求めた。ガス燃料と軽油の供給熱量であり、それぞれ式(2)(3)によって得ることができる。それぞれの低位発熱量である。