急速圧縮膨張装置を用いた副室式点火の基礎燃焼特性に関する研究

摘要

現在，地球規模での環境問題，エネルギー資源枯渇問題が深刻化する中，環境低負荷な発電システムとして，多様な燃料から電気エネルギーと熱エネルギーを併給可能なコージェネレーション（コジェネ）が注目されている．コジェネは総合効率が約80%に達し，分散型エネルギーシステムとして適している．コジェネのさらなる普及のためには，発電効率を上げて熱電比の可塑性を高め，需要により柔軟に対応する必要がある．我が国においてコジェネの総発電容量の約49%は天然ガスが用いられ，また設置台数ではガスエンジンが約65%と最も多くなっていることから，40%程度の天然ガスエンジンの高効率化が重要な課題となる．ガスエンジンの高効率化の有効な一手段として希薄燃焼があげられるが，燃焼速度の低下や失火といった問題が生じる．この対策としてガスエンジンでは「副室式点火」を用いて希薄燃焼時の点火と燃焼促進を実現している．副室式点火は，主燃焼室とは別に小型の副室（主室の5%以下程度）を設け，副室で燃焼させたガスをトーチ火炎として噴出させることで，主燃焼室内の希薄混合気を点火，燃焼させるという点火方式である．ガスエンジンの燃焼状態は副室からのトーチ火炎の噴出現象に依存するため，ガスエンジンの性能向上には副室点火燃焼の現象を把握する必要がある．副室点火に関する研究はこれまで多くなされているが，主に実エンジンを対象に行われているため，副室形状を変えた研究や，トーチ火炎の形態と主室の燃焼状態を調べた研究例は少ない．