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Mar 30, 2024

なぜダクト燃料なのか

画像クレジット: Dedmityay/Dreamstime By Roger Brereton、Pailton Engineering 2023 年 5 月 19 日金曜日発行 ブンゼンバーナーに触発された新しい発明は、探求における大きな進歩につながる可能性があります

画像クレジット: Dedmityay/Dreamstime

ロジャー・ブレレトン著、ペイルトン・エンジニアリング

2023 年 5 月 19 日金曜日に公開

ブンゼンバーナーにヒントを得た新しい発明は、よりクリーンなディーゼルの探求において大きな進歩をもたらす可能性があり、商業輸送に重大な影響を与える可能性があります。

1800年代のディーゼル発明からフォルクスワーゲンの「ディーゼルゲート」スキャンダルに至るまで、ディーゼルと私たちとの関係の歴史を詳述した2016年のニューヨーク・タイムズ記事は、クリーン・ディーゼルの概念は「矛盾している」と結論づけた。

ディーゼル エンジンからの排気には、窒素酸化物や煤粒子などの有害な汚染物質が含まれています。 1990 年代後半以降、政府はガソリン/ガソリン同等車よりも環境に優しいと信じてディーゼル車の導入を奨励しましたが、それ以来、ディーゼル車は 4 倍以上の汚染を引き起こすと主張されてきました。

自動車部門にとっての解決策は、ディーゼル車の使用を阻止する一方で、電気代替車の普及を促進する規制の導入でした。 しかし、商用車の場合はそう単純ではありません。 近年、ディーゼルに対する悪評が多く寄せられているにもかかわらず、そのエネルギー密度、信頼性、耐久性の点でこの燃料に匹敵するものはありません。

小型軽量の車両を電動化することは一つのことです。 バスや長距離車両の場合、走行を維持するために必要なトルクを生成する点ではディーゼルがはるかに優れています。 それは、電気、ハイブリッド、または水素のトラックやバスの実現可能性を排除するものではありません。 ただし、これらの車両の重量により、内燃エンジンに代わる代替品の開発がより難しくなる一連の異なる要件が生じます。

電気自動車や水素自動車の開発の課題を克服しようとしている企業もあれば、ディーゼルをよりクリーンにすることに焦点を当てている企業もいます。 電気バッテリーや水素燃料電池を搭載した長距離トラックが大量に登場するまでには、長い年月と巨額のインフラ投資が必要になる可能性があります。 ディーゼルが少なくとも短期的に存続するのであれば、その排出量を削減できるものはすべて地球に大きな変化をもたらすでしょう。

ディーゼルが本当に「クリーン」であるかどうかについては議論の余地があるが、相対的には改善されている。 エンジニアリングの画期的な進歩と政府の規制の組み合わせにより、最新のディーゼルは以前のディーゼルに比べて大幅にクリーンになっています。 主な技術開発には、燃料噴射技術や排気ガス処理システムの進歩が含まれます。 メーカーのDAFによると、ユーロ6エンジンを搭載した現代のトラックの窒素酸化物排出量は、25～30年前の同様のトラックに比べて95パーセント低いという。

現在進行中の工学的ジレンマは、煤煙と窒素酸化物の削減の間のトレードオフです。 ディーゼル エンジンは、ガソリンまたはガソリン エンジンよりも優れた燃料効率を実現しますが、有毒な窒素酸化物を排出します。 これを軽減するために、前のエンジン サイクルで使用された低酸素燃焼ガスが吸気口に戻されます。 これにより、混合気内の温度と酸素濃度が低下し、窒素酸化物の生成が減少します。

この希釈戦略の欠点は、このような低い温度ではすべての燃料が消費されず、残った燃料が部分的に燃焼した炭素またはすすの粒子をさらに生成することです。 したがって、エンジニアは、過剰な窒素酸化物を避けるために温度を十分に低く保ちながら、ディーゼルを可能な限り完全に燃焼させる方法を見つける必要があります。

米国サンディア国立研究所の燃焼科学者チャールズ・ミュラー氏は、この問題の解決策を見つけたと考えている。 彼はブンゼンバーナーからインスピレーションを得て、ディーゼル燃料インジェクターに小型のブンゼンバーナー煙突に相当するものを装備することを提案しています。 これらの小さな金属チューブは、インジェクターのノズル穴から短い距離に設置され、燃料の流れと整列します。 青色に燃焼するブンゼンバーナーと同様に、これにより燃料と空気がより完全に混合され、より良い燃焼が得られますが、窒素酸化物の希釈に必要な温度は低くなります。