次世代ガスエンジンⅠ・Ⅱ

研究テーマ：コージェネ用ガスエンジンの発電効率向上

↓目的　　↓期間　　↓参加企業　　↓背景　　↓内容　　↓成果　　↓受賞　　↓論文発表　　↓口頭発表

目的

正味平均有効圧力（Pme）3MPaの実現による天然ガスコージェネ用ガスエンジンの発電効率向上

期間

2016年10月～2020年3月（3年6ヵ月）：次世代ガスエンジン・コンソーシアムⅠ
2020年4月～2022年3月（2年）：次世代ガスエンジン・コンソーシアムⅡ

このうち2017年4月～2022年3月はNEDO助成事業（戦略的省エネルギー技術革新プログラム／テーマ設定型事業者連携スキーム／コージェネレーション用革新的高効率ガスエンジンの技術開発）として実施

参加企業

正会員：6社
賛助会員：1社
協力会社：5社
（ガスエンジンメーカー，ガス事業者，サプライヤ，計測器メーカ，ソフトベンダー）

背景

天然ガスコージェネレーション（熱電併給）は，ガスエンジンを用いて発電する際に生じる廃熱を給湯や冷暖房などに利用することで高い総合エネルギー効率が得られるシステムです．システム普及の課題には，廃熱を使いきれないことによる総合効率の低下や導入を見送られるケースがあり，ガスエンジンの発電効率を向上させ供給エネルギー（熱電）の電気比率を高めることが求められています．

内容

実験と計測

• 副室点火式単気筒試験エンジンの高過給リーンバーントーチ燃焼
• RCEM（急速圧縮膨張装置）による筒内燃焼メカニズムの調査
• 異常燃焼の種類把握と分類および発生メカニズムの明確化

シミュレーション

• 1Dシミュレーションモデル（GT-POWER）の最適化
• 3D CFD（CONVERGE）の乱流燃焼モデルの最適化

技術ミーティング（研究討論会）

２か月毎に実施

成果

参加企業様には，研究成果報告書を提供しました．
学術講演会での口頭発表および論文発表を行いました． 以下の画像や図表は，発表済み論文および講演資料からの抜粋です．

単気筒ガスエンジンシステムの製作

高過給を行うための高圧ガスおよび空気圧縮機などを含む試験用単気筒ガスエンジンシステムを構築しました．

超高負荷運転を実現する燃焼技術の確立

超高負荷の超希薄燃焼を安定的に実現するため，エンジン燃焼に関わる諸条件を工夫することで，メタン価の低い燃料でも異常燃焼を抑制しながら，世界最高水準の超高負荷運転(Pme=3MPa)を達成しました．

1D・3Dシミュレーション技術の開発

ボアサイズが異なるエンジンの設計に効果的な，相似則を用いた性能予測を行う1D・3Dシミュレーション技術を開発しました．

受賞

2022年度NEDO省エネルギー技術開発賞
NEDOニュースリリース
https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101607.html

論文発表

タイトルにリンク先があるものは，無料で全文をダウンロードできます．

• 定容燃焼器を用いた副室式点火の基礎燃焼特性に関する研究，日本機械学会論文集（2020）
• Effect of Fuel Property on the Ignition and Combustion Characteristics of Prechamber Ignition, Journal of Thermal Science and Technology (2020)
• 急速圧縮膨張装置を用いた副室点火の着火・燃焼特性に関する研究，日本機械学会論文集（2020）
• 副室点火燃焼の基礎燃焼特性に関する研究，日本マリンエンジニアリング学会（2020）
• 副室式点火燃焼に及ぼす燃料性状の影響に関する研究，自動車技術会論文集（2021）

口頭発表

• 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，第56回燃焼シンポジウム（2018）
• 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，第29回内燃機関シンポジウム（2018）
• 定容燃焼器を用いた副室式点火の基礎燃焼特性に関する研究，第29回内燃機関シンポジウム（2018）
• ガスエンジン用副室点火式大型急速圧縮膨張装置の開発，日本機械学会九州支部第72期総会（2019）
• 急速圧縮膨張装置を用いた副室式点火の着火・燃焼機構に関する研究，第57回燃焼シンポジウム（2019）
• 急速圧縮膨張装置を用いた副室点火燃焼の相似則に関する研究，第57回燃焼シンポジウム（2019）
• 炭化水素燃料を用いた副室式点火の基礎燃焼特性に関する研究，第57回燃焼シンポジウム（2019）
• 急速圧縮膨張装置を用いた副室式点火の着火および燃焼特性に関する研究，第30回内燃機関シンポジウム（2019）
• 副室点火燃焼の基礎燃焼特性に関する研究，第90回日本マリンエンジニアリング学会学術講演会（2020）
• 中速ガスエンジンにおける副室起源の異常燃焼に関する研究，第90回日本マリンエンジニアリング学会学術講演会（2020）
• 副室式点火燃焼に及ぼす燃料性状の影響に関する研究，第31回内燃機関シンポジウム（2020）
• 急速圧縮膨張装置を用いた副室点火の着火・燃焼特性に関する研究，第31回内燃機関シンポジウム（2020）
• 急速圧縮膨張装置を用いた副室点火燃焼の相似則に関する研究，第31回内燃機関シンポジウム（2020）
• 副室式点火の着火・燃焼特性に及ぼす燃料性状の影響，第58回燃焼シンポジウム（2020）
• 定容燃焼器を用いた副室式点火燃焼に及ぼす燃料性状の影響に関する研究，第58回燃焼シンポジウム（2020）
• 副室式点火システムの着火・燃焼に及ぼす二酸化炭素希釈の影響，第59回燃焼シンポジウム（2021）
• 副室点火システムの着火・燃焼の相似則に関する研究，第59回燃焼シンポジウム（2021）
• 中速ガスエンジンの副室内早期着火と異常燃焼との相関に関する考察，第59回燃焼シンポジウム（2021）
• 副室式点火システムの点火・燃焼に及ぼす燃料性状の影響に関する研究，第32回内燃機関シンポジウム（2021）
• Study of Pre-Chamber Lean Burn Natural Gas Engine with Very High BMEP, COMODIA 2022 (2022)
• Knock resistance evaluation of methane-based two-component gases by combustion visualization and analysis using RCEM, SAE Powertrains, Fuels & Lubricants Conference & Exhibition (2022)
• 急速圧縮膨張装置を用いた天然ガス模擬3成分混合燃料のノック耐性評価，日本マリンエンジニアリング学会 第92回学術講演会（2022）