ディーゼルエンジン筒内におけるPM生成挙動に関する研究（第1報)－筒内ガス全量サンプリングとGCMSおよび炭素分析によるPM生成過程の把握

摘要

ディーゼルエンジンから排出されるPM (Particulate Matter)の低減は，排ガス規制への対応，DPF (Diesel Particulate Filter)への負担軽減の観点から重要な課題である.また，過多のPMは，EGR (Exhaust Gas Recirculation) および後処理システム内に堆積して，装置の機能低下やガス流路の縮小，閉塞などの問題を引き起こす恐れがある.これらそれぞれの原因は排ガス中の特定の成分によるものと考えられる.一方で，排ガス成分は燃料性状にも大きく影響を受ける.国内においては，石油資源有効利用のため，重質油を軽質化した分解軽油（LCO: Light Cycle Oil)の使用が議論されている.今後このような課題や変化に対応していくためには，エンジン運転条件と排ガス組成との関係にまで踏み込んだ理解とそれに基づくシミュレーションモデルが必要である.そのためには，各排ガス成分の生成過程に遡り，燃焼状態との関係を把握することが重要である.燃焼ガス·粒子成分の生成過程を実験的に把握するため，著者らは単気筒ディーゼルエンジンを用いた筒内ガス全量サンプリングシステムを構築してきた.本手法は，光学計測のような接触かつ高空間分解計測はできないものの，筒内現象の全体像を定量的に捉えられる点で有用である.また，直接サンプリングは目的に応じてサンプルの分析方法を選択でき，同時に多くの成分の情報を得られる点でも有用である.著者らは燃焼条件と排ガス組成の関係を把握し，排ガス組成をシミュレートすることを目指している.本報では，先ず，排ガス中のPMを対象にその生成過程を把握する.そのために，筒内から採取したサンプルガスからPMをフィルタ捕集し，TD-GC/MS (Thermal Desorption - Gas Chromatograph Mass Spectrometry)および炭素分析計を用いて，それぞれPAHs (Poly-Aromatic Hydrocarbons)，すす分の定量を行った.燃焼条件は，EGRを想定して吸気酸素濃度を変化させた場合，さらに，JIS2号軽油とこれに対してセタン指数が低く，アロマ·ナフテン成分混合割合が高いLCO模擬燃料を用いた場合を比較した.