九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository
電子制御燃料噴射システムによる舶用ディーゼル機 関の燃焼改善に関する研究
岡崎, 航介
九州大学大学院総合理工学府
https://doi.org/10.15017/21744
出版情報：Kyushu University, 2011, 博士（工学）, 課程博士 バージョン：
権利関係：
i
1 1.1 1.2 1.2.1
1.2.2 CO2
1.2.3 1.2.3.1
1.2.3.2 1.3
2 2.1
2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4
2.2 NO
2.3 2.4
3 3.1
3.1.1 19/35 NDT
3.1.2 3.2
3.2.1 3.2.2
1 1 2 2 3 4 4 5 6
8 8 8 9 9 9 10 11 11
14 14 14 15 16 16 17
ii
3.3 3.3.1
3.3.2 CMOS
3.3.3 (1)
(2)
(3) 3.4
3.5 NO
4
4.1 LCO Light Cycle Oil 4.1.1 LCO
4.1.2
4.2 2 LCO
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4
4.3 LCO
4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.4 LCO
4.4.1 4.4.2 4.4.3
4.5 LCO
4.5.1 4.5.2
19 19 20 21 21 21 23 24 26
28 29 29 29 32 32 32 34 34 37 37 37 38 40 40 40 41 43 43 43
iii
4.6 LCO
4.6.1 4.6.2
4.7 4
5 CFD
5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2
5.2.1 5.2.2 5.3
5.3.1 5.3.2 5.4
6
CFD A-1
A-2
A-3 SIMPLE A-4
A-5 A-6 A-7 A-8
45 45 45 48
49
49 50 52 53 57 57 59 63 64 65 68
69
App. 1 App. 1 App. 2 App. 3 App. 4 App. 5 App. 15 App. 19
1
1 11
1
1バ1 1バ11バ1
1バ1
100
kW 平W
際至ピ
Fi離バ1を 1
99デ 1を ピ
プ0
際至ピ
Fi離バ 1次1 km 際至ピ [ 1 ] [ ピ ]
ピ
1バピ 1バピ 1バピ
1バピ
1バピバ1
年至x 致平
197ブ
年至x 致平 S至x
ル平至
1997 ル平至 ピ000
年至x 平 ャR致至L7フパ78 ール
7フ 78 平ャR致至L 1997
ピ00 プ プ TierⅠ
10
310
410
510
610
710
81 0
9䅈穪祘稊箛篖礐篖秖篖
珽
蹠 祘䅈礐篖秖篖 徹
籗 淋
跚
淀 敕 本 跚 稛籞竌篖
嘆
祘䅈稛籞竌篖 祘䅈稛籞竌篖 祘䅈稛籞竌篖 祘䅈稛籞竌篖
㎏ 輸 箆 本 W 60
50 40 30 20 10
0 10
310
410
510
610
710
81 0
9㎏ 輸 箆 本 W
鋗 亦 䐗
60 50 40 30 20 10 0
䅈穪祘稊箛篖礐篖秖篖
Fi離 1次ピ [ フ ]
フ
ピ008 ピ ル平至 平ャR致至L ール
1を フ TierⅡ Tier ク 年至x S至x
致平 S至フ リ ピ至
致平 致平 Black 際arbon ナ ニ
1バピバピ 際至ピ
ナラリ ラ: ラreen リouse ラasニ 際至ピ
ル平至 際至ピ
EE障ル Ener離y Efficiency
障esi離n ルndex 際至ピ
Fi離バ 1次ブ
Fig.1-3 IMO (Ti erレ~ヮ)
ブ
1バピバフ 1バピバフバ1
1次ブ
BF至 Bunker Fuel 至il ーacuum Residue
ーR
プ00 ヘ00°際 ーR
Fi離バ 1次ブ EE障ル EE至ル
プ
1バピバフバピ
[ ブ ] F際際
Fi離バ1次ヘ
10
L C O : L i g h t C y c l e O i l
C L O : C l a r i f i e d O i l = S l u r r y O i l w i t h o u t A l + S i C r u d e O i l
C u t t e r
(Short Residue) V a c u u m D i s t i l l a t i o n
K e r o s e n e
C a t a l y t i c Crac k er F CC
C a t a l y t i c RFCC) A tm os phe ric
Dis t illat ion
Long Residue
G a s O i l G a s o l i n e
S l u r r y O i l G a s o l i n e
L C O
B F O
S l u r r y O i l L C O G a s o l i n e
Fi離バ 1次プ
質S o o t
Fi離バ 1次ヘ
ヘ
Fi離バ1 を 7 Fi離バ1 を 8
ル平至
ピ 1 000
ル平至 年至x
ピ
Fi離 1次 Fi離 1次
7
フ
1プ00
ナ際 1
年至x
L際至 Li離難t 際ycle 至il
L際至
フ000
際F障 1プ00
際F障
1
[1] ナピ007ニ欠 際至ピ
ーerバフバ0バ pⅡ 次プフバ
[ピ] ナピ001ニ欠 ナ際至ピ ニ
バ p9ピ
[フ] ピ00プ γ
[ブ] ピ008 ーersion ルル
次
2 ペ
2 2 2
2
2バビ 2バビ 2バビ
2バビ
ブ
2バビバビ
Figバ 2-ビ
(Break upニ (Atomizationニ
τp
τc
τ = τp+ τc
τp τc τ
Figバ 2-ビ
P h y s i c a l i g n i t i o n C h e m i c a l i g n i t i o n B r e a k u p A t o m i z a t i o Va p o r i z a t i o n M i x
I g n i t i o n M i x t u r e
D r o p l e t A i r
F l a m e f r o n t
P h y s i c a l i g n i t i o n C h e m i c a l i g n i t i o n B r e a k u p A t o m i z a t i o Va p o r i z a t i o n M i x
P h y s i c a l i g n i t i o n C h e m i c a l i g n i t i o n B r e a k u p A t o m i z a t i o Va p o r i z a t i o n M i x
I g n i t i o n M i x t u r e
D r o p l e t A i r
F l a m e f r o n t I g n i t i o n M i x t u r e
D r o p l e t A i r
F l a m e f r o n t
Physical ignition Chemical ignition
2 ホ
験-際OOH τc 1
τc 2
τ = τp + τc 1 + τc 2
τc 2 ビヒ ビ 5 τc E
験 τc (C/Pc n)eE / R Tc
Tc Pc
2バビバ2
ビ
2バビバフ
2バビバフ
2ヒ°
ヒバ 2 ヒバフ
ビ
2 ビヒ
2バ2 2バ2 2バ2
2バ2 (N O(N O(N O(N O ニニニニ
NOx
NO NO2 NO
N O
NOx
Thermal NO Prompt NO
Fuel NO NO Thermal NO
ヒバペ Fuel NO
ヒバビ ヒバ2
Thermal NO Zeldvich NO
N NO O
N + ↔ +
2 質 質 質 質(1 )
O NO N
O + ↔ +
2 質 質 質 質(2 ) H
NO OH
N+ ↔ + 質 質 質 質(3 ) (1 )
(2 ) (3 ) (1 ) (1 ) Thermal NO
Thermal NO NO
Figバ 2-2
2バフ 2バフ 2バフ
2バフ
PM
Figバ2-2 NO
10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 100
2600K 2400K
2200K
2000K
1800K
-4 -3 -2 -1
1 10 102 103 104
D en si ty o f N O ( p p m )
Retention Time (sec)
10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 100
2600K 2400K
2200K
2000K
1800K
-4 -3 -2 -1
1 10 102 103 104
D en si ty o f N O ( p p m )
Retention Time (sec)
2600K 2400K
2200K
2000K
1800K
-4 -3 -2 -1
1 10 102 103 104
D en si ty o f N O ( p p m )
2600K 2400K
2200K
2000K
1800K
-4 -3 -2 -1
1 10 102 103 104
D en si ty o f N O ( p p m )
Retention Time (sec)
2 ビビ
Thermal N Ox NOx
ビ SOF
P M ビヒμ m ビヒ
Black 際arbon
ビ
NOx
2バブ 2バブ 2バブ
2バブ [ ビ ][ ビ ][ ビ ][ ビ ]
mパs
Figバ 2-フ フ ブ
O x O
ρf V0 d x
x
ビ ρa
v
V= 2∆
2 ビ2
= ∆
= ! tan $%&
v
& =!
' =((2∆
2! tan $
[ビ] θ ρf/ρa ∆, $, , ,
v=dx/dt
! = +2∆
, + '
'-. $
(t x
! '-. $%& ノ
x λx Lt h
/0= ! tan $%&
4× 345= ! tan $%&
4+2∆ × 345
! = +2∆
, + '
'-. $, & = ((2∆
2! tan $
x
V
0θ v
x 0
d
areaCπ 4 d
Figバ フ
2 ビフ
/0=2 '-. $ 345 +
!
Figバ2-ブ
ヒバ2 ビ5ヒMPa ヒバ2フ
ビヒヒMPa
Figバ 2-ブ
2
[1 ] W ak uri , Y. e t al ., S tu di es of the P e ne tr a ti on of F ue l S p ra y i n a D ie s el E ng in e , B ul . of JS ME Vo l .3 No .9 (1 96 0 ) p p . 1 23 .
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
0 2 4 6 8
Spray penetration [m]
Crank angle [deg. ASOI]
nozzle hole dia = φ0.20 mm inj. P = 150 Mpa
nozzle hole dia = φ0.23 mm inj. P = 100 Mpa
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 2 4 6 8
Air excess ratio at spray tip [-]
crank angle [deg. ASOI]
nozzle hole dia = φ0.20 mm inj. P = 150 Mpa
nozzle hole dia = φ0.23 mm inj. P = 100 Mpa
フ ビブ
F i 離 バ フ次 ビ フ
フ フ
フ
フ バ ビ フ バ ビフ バ ビ
フ バ ビ
フ バ ビ バ ビ ビ 9 パ フ プ ピ N ユ T
N ユ T ビ 9 ヒ m m フ プ ヒ m m
ピ フ 次 ビ
Typ e o f e n g i n e U n i - f l o w 2 s t r o k e , s u p e r c h a r g e d , D I
B o r e × S t r o k e 1 9 0 [ m m ] × 3 5 0 [ m m ]
S t o k e / B o r e 1 . 8 4
N u m b e r o f c yl i n d e r 1
P i s t o n s p e e d 5 . 9 5 [ m / s ]
R a t e d r e v o l u t i o n 3 5 0 - 4 0 0 [ r p m ]
E x h a u s t v a l ve t i m i n g O p e n 9 4 d e g . B B D C / C l o s e 6 7 d e g . A B D C S c a v e n g i n g p o r t t i m i n g O p e n 4 8 d e g . B B D C / C l o s e 4 8 d e g . A B D C
C o m p r e s s i o n r a t i o 1 2
T a bl e フ 次 ビ
S c a v e n g i n g a i r H i g h - s p e e d C M O S c a m e r a
C y l i n d e r h e a d
Transparent piston crown
R e f l e c t i n g m i r r o r F u e l i n j e c t i o n n o z z l e
C o m b u s t i o n c h a m b e r
フ ビプ
フ バ ビ バ ピ
F i 離 バ フ 次 ピ
が ピ ヒ バ プ m m ヒ バ ピ 8 M P a
F i 離 バ フ次 ピ
フ ビヘ
フ バ ピ フ バ ピ フ バ ピ
フ バ ピ
フ バ ピ バ ビ
F i離 バ フ 次 フ
F i 離 バ フ 次 ブ
フ ヒ M P a
Fi離バ フ次 ブ E Fル Fi離バ フ次 フ
フ ビ7
フ バ ピ バ ピ
F i離 バ フ 次 プ
F i 離 バ フ 次 ヘ
ブ
F i離 バ フ 次 7
フ ヒ M P a
ヘ
フ ヒ x ビ 8 ヒ M P a
F i 離 バ フ 次 7 ( a )
ャ ( b)
F i 離 バ フ 次 プ
[ m s ]
[ d e 離 バ ャ B ユ ュ ]
[ d e 離 バ ャ B ユ ュ ]
F i 離 バ フ 次 ヘ B O S ュ リ
フ ビ8
ャ
B B
( c ) B
B ャ
ャ
( a )
( c )
Fi離バ フ次 7
( b )
( a ) B
ャ
3 0 M P
フ ビ9
フ バ フ フ バ フ フ バ フ
フ バ フ
フ バ フ バ ビ F i 離 バ フ 次 8
T ユ ュ
ヒ バ プ
プ プ k W フ プ ヒ r p m
7
ピ 7
N O x
ピ 7
S c a v e n g i n g a i r t e m p .
F i 離 バ フ 次 8
C A d i s k C o m p u t e r
S i g n a l c o n v e r t e r S o l e n o i d C - M O S c a m e r a
A m p l i f i e r
E n g i n e s p e e d T h e r m o m e t e r
M e m o r y
E x h . g a s
T D C , C A p u l s e
M a i n & S u b - I n j e c t i o n p r e s s u r e I n - c yl i n d e r p r e s s u r e M a i n & S u b - N e e d l e l i f t
E x h . g a s S a m p l i n g b a g
Tr i g g e r T D C
S c a v e n 離 in 離 S c a v e n 離 in 離 S c a v e n 離 in 離 S c a v e n 離 in 離
a i r a i r a i r
a i r ppp r e s s バpr e s s バr e s s バr e s s バ T D C
C A d e vi d e r
C A p u l s e 1 / 2 C A
フ ピヒ
フ バ バ ピ ュ M O S
ュ M O S リ ラ 次 ビ ヒ ヒ ロ F i 離 バ フ 次 9 T a b l e フ 次 リ ラ ビ ヒ ヒ ロ
ュ M O S
フ ヒ ヒ ヒ f p s 8 ヒ ヒ × ヘ ヒ ヒ pi x e l s ビ パ ピ
F i 離 バ フ 次 ビ ヒ
T y p e R E D L A K E H G - 1 0 0 K ( N I P P O N R O P E R ) S e n s o r 1 2 × 1 2 µ m2/ p i x e l , 1 8 × 1 0 m m2 s i n g l e R e s o l u t i o n M a x 1 5 0 4 × 1 1 2 8 p i x e l s , 3 0 b i t s c o l o r
S h u t t e r G l o b a l E l e c t r o n i c S h u t t e r , v a r i a b l e f r o m 1 / f r a m e r a t e - 3 m s t o 5 m s R e c o r d i n g R a t e s F u l l f p s 1 0 0 0 , p a r t i a l f p s 1 0 0 0 0 ,
v a r i a b l e f r a m e r a t e v i a e x t e r n a l s o u r c e R e c o r d i n g T i m e S T D 1 s e c @ 1 0 0 0 f p s ; l e n g t h e n s a t
s l o w e r f p s o r r e d u c e d r e s o l u t i o n
F i 離 バ フ 次 ビ ヒ N ユ T ュ M O S
F i 離 バ フ 次 9 リ ラ 次 ビ ヒ ヒ ロ
T a b l e フ ピ リ ラ ビ ヒ ヒ ロ
フ ピビ
フ バ フ バ フ フ バ フ バ フ フ バ フ バ フ
フ バ フ バ フ ( ビ )
ビ N O x
F i 離 バ フ 次 ビ ビ
[ ビ ]
F i 離 バ フ 次 ビ ビ
ピ R ラ B B ピ
ロ L
( ピ ) [ ピ ]
ピ
T
N
0( , T )
( )
1 ) exp(
, 1
2 5
1
0 = −
T C T C
N
λ λ λ
( ビ)C
1C
2[[[[ ロロロロ ]]]]
F i 離 バ フ次 ビビ
フ ピピ
( ビ ) フ ヒ ヒ ヒ ロ ビ デ W ie n
( )
) exp(
, 1
2 5
1
0
C T
T C
N λ = λ λ
−
= λ λ T
2 5
1
C
C exp
( ピ )
ε N ( , T )
( ) ( )
−
=
= N T T
T
N λ ε
λ 0λ ε
λC λ
51exp λ C
2,
,
( フ )) , ( T
N T
a( ) ( )
−
=
=
a
a
T
C T C
N T
N λ ,
0λ , λ
51exp λ
2 ( ブ )リ o t t e l 次 B r o u 離 難 t o n
[ フ ]
−
−
= α
λ
λ
ε
1 exp KL ( プ )ロ L
α ビ バ フ 8
( プ ) ( フ ) ( ブ ) ロ L
−
−
−
= T T
KL
a
1 C 1
exp 1
ln 2
λ
αλ
( ヘ )ピ 1 2
T
a1T
a2 ( ヘ )ロL
−
−
−
=
−
−
− Ta T Ta T
1 C 1
exp 1 1 ln
C 1 exp 1 ln
2 2
2 2
1 1 2
1
λ λ
λ
αλ
α ( 7 )( 7 ) T
( 7 )
フ ピフ
( フ )
( 7 ) ピ
ピ R e d B l u e
T
a ュ M O S達 E達
const.
V
E
λ= α
λ+ C const.
C exp
25
1
+
−
=
T
at λ λ
β
( 8 )α欠β
C
1欠C
2 ビ 欠 ピ tー達 R ラ B ピ ブ b i t ヒ ピ プ プ
( 8 )
T
aV
a bb 1 ln
+
=a Vλ
Ta ( 9 )
a b
V
a b a b
F i 離 バ フ 次 ビ ピ
ビ ヒ N ユ
N ユ ビ 7
ピ ビ ヒ
F i 離 バ フ 次 ビ フ
N ユ
R ラ B ピ プ プ ピ ブ b i t
N ユ
フ ピブ
フ バ フ バフ バ
フ バ ブブブブ
F i 離 バ フ 次 ビ ブ F i離 バ フ 次 ビ ヘ
( ャ )
( B ) ブ
( ュ )
ュ LO F ュ ュ ャ l S i
プ ヒ ュ
F i 離 バ フ 次 ビ ブ ( ャ )
( B ) ( B ) フ ヒ M P a
プ °
( ュ ) ( B ) ( ャ ) ビ ヘ ヒ
F i 離 バ フ次 ビピ
Tu n g s t e n B u l b R o t a t i n g
N D F i l t e r
E x t e r n a l N D F i l t e r
R e f l e c t i n g M i r r o r C M O S
c a m e r a
Tr a n s p a r e n t P i s t o n H e a d
F i 離 バ フ 次 ビ フ
フ ピプ
M P a
F i 離 バ フ 次 ビ プ ( ャ ) ピ ヒ ° ャ T ユ ュ
ピ 8 ° ャ T ユ ュ ( B )
( ャ )
ピ ブ ° ャ T ユ ュ
( ュ ) ビ ヘ ° ャ T ユ ュ ( B )
( ュ ) ( ャ )
ピ ヒ ° ャ T ユ ュ ( ュ )
ピ ブ ° ャ T ユ ュ
ピ
( ュ ) ブ ピ ビ
ピ ( ャ ) ( B ) ( ュ )
( ュ )
プ ュ F ユ
0 40 80 120 160
-20 -10 0 10 20 30 40
0 40 80 120 160
-20 -10 0 10 20 30 40
0 40 80 120 160
-20 -10 0 10 20 30 40
2 3 [ d e g . ] 2 8 [ d e g . ] 2 4 [ d e g . ]
Inj. Press. [MPa]
C r a n k A n g l e [ d e g . ] C r a n k A n g l e [ d e g . ]
M i l d I n j e c t i o n N o z z l e : φ 0 . 2 0 m m × 4 N o z z l e : φ 0 . 2 3 m m × 4
N o r m a l I n j e c t i o n
C r a n k A n g l e [ d e g . ]
E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d N o z z l e : φ 0 . 2 0 m m × 4
(B ) (A ) I n j . P r e s s .
N e e d l e - l i f t ( C )
F i 離 バ フ 次 ビブ ュ LO M E 次 ー R プ ヒ デ ネ F ュ ュ 次 B R プ ヒ デ
フ ピヘ
F i 離 バ フ 次 ビ ヘ ( ャ ) ( B ) ( ュ ) ( ュ ) ( ャ ) ( B )
( ャ ) フ ヒ ° ャ T ユ ュ
フ バフ バ
フ バフ バ ププププ N O xN O xN O xN O x
N O x F i離 バ フ 次 ビ 7
ビ ビ ヒ M P a ビ ヘ ヒ M P a N O x
N O x ピ
So o t
1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 8 [ d e g . A T D C ]
Fuel sprays
Swirl
(A)
(B)
(C)
F i 離 バ フ次 ビプ
F i 離 バ フ次 ビヘ
0.00.0 0.00.0 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0
000 0 4 44 4 8 88 8 121212 12 16 1616 16 20 2020 20
dQ/d [kJ/deg.] Q [kJ]
Q dQ/d
Crank Angle [ATDC]
0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0
000 0 444 4 8 88 8 12 1212 12 16 1616 16 20 2020 20
dQ/d [kJ/deg.] Q [kJ]
Q dQ/d
Crank Angle[ATDC]
0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 0.5 0.5 1.01.0 1.01.0
0 00 0 4 44 4 888 8 12 1212 12 16 1616 16 202020 20
dQ/d [kJ/deg.] Q [kJ]
Q dQ/d
C r a n k A n g l e [ A T D C ] C r a n k A n g l e [ A T D C ]C r a n k A n g l e [ A T D C ] C r a n k A n g l e [ A T D C ]
( A ) ( A ) ( A )
( A ) (((( BBBB )))) (((( CCC )))) C
フ ピ7
N O x
M ャ N
ピ ピ
F i離 バ フ 次 ビ 8 E s u b 次 ( ブ )
M a in 次 ( ブ )
ブ
F i 離 バ フ 次 ビ 8 N ユ T
N O x P m i ュ ビ プ ヒ M P a
B T ユ ュ プ ° ユ
ュ ビ ヒ ° N O x ュ ブ ヒ P m i
ビ ヒ E
ユ P m a x ユ
P m i ユ N O x
N O x
F i 離 バ フ次 ビ7 N O
0.00.00.0 0.0 0.5 0.50.5 0.5 1.0 1.01.0 1.0
000 0 4 44 4 888 8 12 12 12 12 16 16 16 16 20 20 20 20
0.00.00.0 0.0 0.50.50.5 0.5 1.0 1.01.0 1.0
000 0 4 44 4 888 8 12 12 12 12 16 16 16 16 20 20 20 20
埞 埞 埞
埞F u e l I n j . P r e s s . 1 1 0 M P a
埰 埰 埰
埰F u e l I n j . P r e s s . 1 5 0 M P a ( E F I )
ROHR [kJ/deg.] Q [kJ]
C r a n k A n g l e [ d e g . A T D C ]
ROHR [kJ/deg.] Q [kJ]
フ ピ8
M ャ N M E ・ E E ュ O
N O x ビ ヒ
N O x
フ
[ ビ ] バ B ブ 7 ( ブ ビ 7 ) 欠 8 9 ヘ 次 9 ヒ フ 欠 ビ 9 8 ビ 次 ヒ プ 次 ピ プ
[ ピ ] ブ ブ ( フ 7 7 ) 欠 ピ ピ 8 次 ピ フ 8 欠 ビ 9 7 8 次 ヒ ビ 次 ピ プ
[ フ ] リ バ ュ バ リ o t t e l 欠 F バ P バ B r o u 離 難 t o n 欠 ル n dバ E n 離 バ ュ 難 e m バ ャ n a l バ E d バ 欠 ビ 9 フ ピ 欠 ブ ( ピ ) 欠 p p ビ ヘ ヘ ビ 7 プ ( ャ pr i l ビ 9 フ ピ )
5.6 6.0 6.4 6.8 7.2
Pmi [bar]
0 200 400 600
NOx [ppm]
Pmi NOx
B a s e R e t a r d B o o t
F i 離 バ フ次 ビ8
In je c ti o n -P . [b a r]
0 400 800 1200 1600
-20 -10 0 10 20 30 40
0 400 800 1200 1600
-20 -10 0 10 20 30 40
0 400 800 1200 1600
-20 -10 0 10 20 30 40
Main Pinj.
Main lift Sub Pinj.
Sub lift
Crank angle [deg.ATDC]
(C) Base (D) Retard (E) Boot
-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-40 -20 0 20 40 60 80
Crank Angle [deg.ATDC]
ROHR [kJ/deg.]
-3 0 3 6 9 12 15 18
Q [kJ]
(C) (D) (E)
0 20 40 60 80 100
-40 -20 0 20 40 60 80
Crank Angle [deg.ATDC]
Pcyl. [bar]
400 600 800 1000 1200 1400
Tcyl. [K]
ブ ピ9
ブ ブ ブ
ブ
ブバ1 L際O ブバ1 L際O ブバ1 L際O
ブバ1 L際O Li離難t 際ycle OilLi離難t 際ycle OilLi離難t 際ycle OilLi離難t 際ycle Oil
ブ バ 1 バ 1 L 際 O
際 LO L際 O
F 際 際
平 E P 際 プ 判 ピ 0 1 プ
E 際 A 0 バ 1 S 際 験
L 際 O
E 際 A
E 際 A
F i 離 バ ブ 切 1 F 際 際 L 際 O
L 際 O
1 ピ
0 0 バ ピ
ル S O 別 ピ 1 判 障 平 際 障 平 X 障 平 A 障 平 B
ブ プ ブ 0 フ プ L 際 O
プ 0 デ A P ル A P ル
ル S O 別 ピ 1 判
ル S O ブ ピ 6 ブ 1 0 プ 0 9 0 ブ
ブ バ 1 バ ピ
L 際 O F i 離 バ ブ 切 バ ピ
0 バ 1 L際 O 1 ブ プ
F i 離 バ ブ 切 フ
T a b l e ブ 切 1 F 際 A 市
布 E 際 年 1 判 を 1 9
T a b l e ブ 切 1 L際 O W o r s t F i 離 バ ブ 切 プ 0 6 切 0 別 L 際 O
L 際 O 1 F i 離 バ ブ 切 プ F 際 A L際 O W o r s t
L 際 O
ブ フ0
CH2 CH2 CH3
Gasoline, GO De-Sulfur
Aromatic
LCO (= L ight C ycle O il)
Low Sulfur(below 0.2%), Low Viscosity(similar to gas oil), High Aroma䐗(80% is possible, mainly 2-rings)
F i 離 バ ブ 切 ブ ル S O 障 平 際 9 ピ 0
k 離 パ m フ 1 プ ℃ 判 0 L際 O 9 ピ 0
ル S O 障 平 際
E 際 A S 0 バ 1
L 際 O 障 平 際 ル S O
F i 離 バ ブ 切 プ F 際 A L 際 O L 際 O ブ
E 際 年 1 0 1 ピ E 際 年 1 プ バ プ
F i 離 バ ブ 切 1 F 際 際 L 際 O
F i 離 バ ブ 切 ピ L際 O
𥞴稛篖莉豬𥞴稛篖莉豬
ブ フ1
廟 椻踞䐗
枌燵
池彳
裴厩
LCO
廟 椻踞䐗
枌燵
池彳
裴厩
LCO
廟 椻踞䐗
𥞴稛篖莉豬
池彳
裴厩
LCO
廟 椻踞䐗
𥞴稛篖莉豬
池彳
裴厩
LCO
F i 離 バ ブ 切 フ L際 O
F i 離 バ ブ 切 ブ L際 O
F i 離 バ ブ 切 プ L 際 O F 際 A
ブ フピ
T a b l e ブ 切 1
平 障 O A デ
ブバピブバピ
ブバピブバピ ピピピピ L際OL際OL際OL際O Li離難t 際ycle OilLi離難t 際ycle OilLi離難t 際ycle OilLi離難t 際ycle Oil
ブ バ ピ バ 1
ピ L際 O
L際 O L際 O
1 ピ
ピ ブ 0 0 L 際 O
ブ バ ピ バ ピ
F i 離 バ ブ 切 プ F 際 A
ピ 0 0 6 L 際 O
6 0 0 L際 O ピ
L 際 O ピ L際 O 1
A 平 障 O
フ 切 ピ L 際 O ピ 6 プ
F i 離 バ ブ 切 フ L際 O
F i 離 バ ブ 切 プ
F 際 A L 際 O 1
L 際 O ピ ブ
L C O W o r s t
= F i g . 4 - 5 0 6 0 8 L C O回
F i g . 4 - 5
L C O 1 M D O
M G O
C I
2 5 . 2 ( 1 9 . 4 )
2 6 . 9 ( 2 3 . 4 )
4 3 . 5 ( 4 6 . 1 )
5 5 . 5 ( 5 5 . 7 )
E C N 6 . 3 7 9 . 8 ― ―
7 9 7 2 4 2 2 6
% 2 3 5 6 5 0 2 3 11
42 71 Vol. %
Aromatic HC
1 7 Vol. %
Olefin HC
22 57
Vol. % Saturated HC
42.4 41.6 MJ/kg
LCV(Net)
45.1 44.2 MJ/kg
HCV(Gross)
330 346 Distillation (90% )
278 Distillation (50% ) 281
228 233 Distillation (10% )
0.001>
0.001>
% m/m Ash
71 81 Flash point
2.35 2.45 mm2/s
Viscosity@50
0.18 0.53
% m/m Sulfur
0.934 0.867
kg/m3 Density@15
MDO LCO1 Characteristic Unit
65 11 24 41.7 44.3 357 284 234 0.001>
87 2.71 0.26 0.925 LCO2
42 71 Vol. %
Aromatic HC
1 7 Vol. %
Olefin HC
22 57
Vol. % Saturated HC
42.4 41.6 MJ/kg
LCV(Net)
45.1 44.2 MJ/kg
HCV(Gross)
330 346 Distillation (90% )
278 Distillation (50% ) 281
228 233 Distillation (10% )
0.001>
0.001>
% m/m Ash
71 81 Flash point
2.35 2.45 mm2/s
Viscosity@50
0.18 0.53
% m/m Sulfur
0.934 0.867
kg/m3 Density@15
MDO LCO1 Characteristic Unit
65 11 24 41.7 44.3 357 284 234 0.001>
87 2.71 0.26 0.925 LCO2
L C O 1 : L C O o f a v e r a g e q u a l i t y u s e d f o r t h e v i s u a l s t u d y.
L C O 2 : L C O o f r e l a t i v e l y g o o d q u a l i t y u s e d f o r t h e r u n n i n g t e s t s b y t h e l o w - s p e e d a n d h i g h - s p e e d e n g i n e s .
Ta b l e 4 - 2
ブ フフ
F i 離 バ ブ 切 6 ピ フ
ブ 0 0 L 際 O
1 プ プ 0 L o a d L 際 O ピ 平 障 O E 際 A
L際 O
F i 離 バ ブ 切 判 1 プ ピ プ
L o a d ピ L 際 O
I T E M
B o r e m m 4 0 0
S t r o k e m m 1 3 5 0
E n g i n e
S p e e d r p m 1 7 8
O u t p u t kW 9 8 5
P m e b a r 1 9 . 6
P i s t o n
S p e e d m / s 8
M a x . C y l .
P r e s s . b a r 1 8 2
0 5 10 15 20 25 30
0 25 50 75
Engine Load [%]
Qa [kg/kWh] LCO2
MDO
Fi離バ ブ切判
F i 離 バ ブ 切 6 ピ リ i t z
T a b l e ブ 切 フ
ブ フブ
ブ バ ピ バ フ
F i 離 バ ブ 切 別 a e a L 際 O ピ 平 障 O S F 際
L 際 O ピ 平 障 O 平 障 O ピ ブ 離 パ k W 難
1 ピ
b 1 0 フ バ フ
B o s c 難 S m o k e ・ n i t F S 年 F i l t e r S m o k e 年 u mbe r L 際 O ピ F S 年 0 バ 1 0 バ 1 プ 平 障 O
c T o t a l リ y d r o 切 際 a r b o n : T リ 際 T リ 際 L際 O ピ
平 障 O 1 0 0 p p m プ 別 d 際 O
T リ 際
L 際 O ピ 平 障 O
e 年 O x L際 O ピ 年 O x 平 障 O
E 際 A
F i 離 バ ブ 切 9 P c
P m a x P m a x
P c
F i 離 バ ブ 切 1 0 L 際 O ピ 1 プ
L際 O 年 O x
L 際 O
ピ 切 フ F i 離 バ ブ 切 1 1
L 際 O ピ 1 ブ 1 9 ℃
1 1 1 ブ ℃ 平 障 O L際 O
L際 O 年 O x
ブ バ ピ バ ブ
L 際 O
1 1 P 平 フ
L 際 O
L際 O 1 フ 0 1
T リ 際
ブ フプ
0 100 200 300 400
0 25 50 75
Engine Load [䐗]
THC [ppm 13%O2]
LCO2 MDO
S O F S 際 験
L 際 O 年 O x
L際 O E 際 A L 際 O
L 際 O
L際 O E 際 年 6 判
0 50 100 150 200
0 25 50 75
Engine Load [䐗]
CO [ppm 13%O2]
LCO2 MDO
0 500 1000 1500 2000
0 25 50 75
Engine Load [%]
NOx [ppm 13%O2]
LCO2 MDO
Fi離バ ブ切別 L際O 平障O 182
184 186 188 190 192 194 196
0 25 50 75
Engine Load [䐗]
SFC converted to Hu of MDO(42.4kJ) [g/kWh]
LCO2 MDO
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0 25 50 75
Engine Load [䐗]
FSN (Filter Smoke No.)
LCO2 MDO
a S F C b F S N
c To t a l H y d r o - C a r b o n T H C
d C O
e 年 O x
ブ フ6
Po i n t M D O L C O 2 P 6 3 5 1 3 6 5 P 11 3 3 4 3 5 1 P 1 7 2 3 0 2 4 9 P 2 0 1 7 1 1 8 4 C 1 2 1 9 2 3 0 C 3 2 0 9 2 2 0 C 1 0 2 2 5 2 3 9
Fi離バ ブ切9 : Pc and Pmax
Fi離バ ブ切10
Fi離バ ブ切11 ℃ 市at プ0デ
4 6 8 10 12 14 16
0 25 50 75
Engine Load [䐗]
Pc, Pmax [MPa] LCO2
MDO
2 5 % L o a d
1 5 % L o a d
F u e l P i s t o n
Fuel spray Piston
ブ フ判
ブ バ フ ブ バ フ ブ バ フ
ブ バ フ L 際 OL 際 OL 際 OL 際 O
ブ バ フ バ 1
L 際 O
P 平
L 際 O
ブ バ フ バ ピ
フ 0 0
1 9 0 F i 離 バ ブ バ 切 1 ピ
F i 離 バ ブ 切 1 ピ ピ
ピ
0 バ 1 別 0 バ ブ プ
1
F i 離 バ ブ 切 1 フ A B L際 O
ピ プ
1 0 0 0 b a r 際 L際 O
フ 1 0 °
3 00
Φ 3 0 0
Φ 1
F u e l 3 0 0
F u e l s p r a y
i n v i s u a l t e s t e n g i n e
F i 離 バ ブ 切 1 ピ ピ
ブ フ別
ブ バ フ バ フ
F i 離 バ ブ 切 1 ブ A B L 際 O
ブ 0 0
r p m 判 プ 0 1 ピ 0 0 r pm
際 L 際 O
A
F i 離 バ ブ 切 1 プ フ
F i 離 バ ブ 切 1 プ L 際 O
ピ 6 °
L 際 O フ
F i 離 バ ブ 切 1 6 L 際 O
F i 離 バ ブ 切 1 6
B
F i 離 バ ブ 切 1 フ
ブ フ9
F i 離 バ ブ 切 1 ブ
F i 離 バ ブ 切 1 プ
ブ ブ0
ブ バ ブ ブ バ ブブ バ ブ
ブ バ ブ L 際 OL 際 OL 際 OL 際 O
ブ バ ブ バ 1 L 際 O
L際 O
L 際 O L 際 O
ブ バ ブ バ ピ
プ 0 L 際 O プ 0 デ ピ 0 デ L際 O 別 0 デ L際 O 1 0 0 デ ブ
ピ プ 0
ピ ブ
T a b l e ブ 切 ブ
[ M P a ] [ k P a ] [ d e g . AT D C ]
6 4 7 2 . 2 φ 0 . 2 3 × 4 × 2 - 4
L C O 5 0 6 8 8 1 . 5 φ 0 . 2 3 × 4 × 2 - 4
L C O 8 0 6 4 8 1 . 2 φ 0 . 2 3 × 4 × 2 - 4
L C O 6 9 8 1 . 2 φ 0 . 2 3 × 4 × 2 - 4
F i 離 バ ブ 切 1 6
T a b l e ブ 切 ブ
ブ ブ1
ブ バ ブ バ フ
L 際 O
L際 O
F i 離 バ ブ 切 1 判
フ ° L際 O プ 0 ブ ° L際 O 別 0 デ プ ° 分 L 際 O 1 0 0 デ 別 ° L際 O
O リ L 際 O
厩
L C O 5 0 %
L C O 8 0 %
L C O 1 0 0
%
[ ]
4 5 8 1 8 3 0 1 8 ( K L )
F i 離 バ ブ 切 1 判 L 際 O ロ L
ブ ブピ
1 別 ° ロ L ロ L
ロ L
L際 O ロ L
際
L 際 O P 平
F i 離 バ ブ 切 1 判 ブ L 際 O
L 際 O
P m i L 際 O P m i
F i 離 バ ブ 切 1 判 L 際 O
C r a n k a n g l e
GO LCO 50%
LCO 100%
LCO 80%
-20 0 20 40 60 80
0.00.00.0 0.0 0.50.50.5 0.5 1.0 1.01.0 1.0 1.5 1.51.5 1.5 2.0 2.02.0 2.0
000 0 555 5 10 1010 10 15 1515 15 20 2020 20
-20 0 20 40 60 80
0.00.0 0.00.0 0.50.5 0.50.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 2.0 2.0
000 0 555 5 10 10 10 10 15 15 15 15 20 20 20 20
-20 0 20 40 60 80
0.00.00.0 0.0 0.50.50.5 0.5 1.0 1.01.0 1.0 1.51.51.5 1.5 2.02.02.0 2.0
000 0 555 5 10 10 10 10 1515 1515 2020 2020
-20 0 20 40 60 80
0.00.0 0.00.0 0.50.5 0.50.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 2.0 2.0
000 0 555 5 10 10 10 10 15 15 15 15 20 20 20 20
RHR [kJ/deg.] Q [kJ]
Crank Angle [deg. ATDC]
RHR [kJ/deg.] Q [kJ]
RHR [kJ/deg.] Q [kJ]
RHR [kJ/deg.] Q [kJ]
ブ ブフ
F i 離 バ ブ 切 1 別 L 際 O P m i
ブ バ プ ブ バ プ ブ バ プ
ブ バ プ L 際 OL 際 OL 際 OL 際 O
ブ バ プ バ 1
L際 O
平 A 年 平 E W a r t s i l a 験 T 切 f l e x
L際 O 1 0 0 デ
判 0 9 プ 平 P a T a b l e ブ バ プ バ 1
T a b l e ブ 切 プ
7 0 M P a φ 0 . 2 3 m m × 4
× 2
1 6 d e g . 8 0 k P a
( )
9 5 M P a 1 3 d e g .
ブ バ プ バ ピ
F i 離 バ ブ 切 1 9 °
1 6 °
F i 離 バ ブ 切 ピ 1
ブ ブブ
F i 離 バ ブ 切 ピ 0
F i 離 バ ブ 切 ピ 1
0 . 0 0 . 00 . 0 0 . 0 0 . 5 0 . 50 . 5 0 . 5 1 . 0 1 . 01 . 0 1 . 0 1 . 5 1 . 51 . 5 1 . 5 2 . 0 2 . 02 . 0 2 . 0
000 0 555 5 1 0 1 01 0 1 0 1 5 1 51 5 1 5 2 0 2 02 0 2 0
0 . 0 0 . 00 . 0 0 . 0 0 . 5 0 . 50 . 5 0 . 5 1 . 0 1 . 01 . 0 1 . 0 1 . 5 1 . 51 . 5 1 . 5 2 . 0 2 . 02 . 0 2 . 0
ROHR [kJ/deg.] ROHR [kJ/deg.] Q [kJ]
Q [kJ]
徹 坎 咀 梺 珽 坎 咀 梺
徹 坎 咀 梺
6 8 1 4 1 6 2 2 3 4
珽 坎 咀 梺
F i 離 バ ブ 切 1 9
1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0
8 0 0 8 0 0 8 0 0 8 0 0
6 0 0 6 0 0 6 0 0 6 0 0
4 0 0 4 0 0 4 0 0 4 0 0
2 0 0 2 0 0 2 0 0 2 0 0
0 00 0
1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0
8 0 0 8 0 0 8 0 0 8 0 0
6 0 0 6 0 0 6 0 0 6 0 0
4 0 0 4 0 0 4 0 0 4 0 0
2 0 0 2 0 0 2 0 0 2 0 0
0 00 0
Pinj [bar] Pinj [bar]
珽 坎 咀 梺 徹 坎 咀 梺
ブ ブプ
ブ バ 6 ブ バ 6 ブ バ 6
ブ バ 6 L 際 OL 際 OL 際 OL 際 O
ブ バ 6 バ 1
L際 O
ピ ピ
A 障 障
ピ
T a b l e ブ バ 6 バ 1 ピ
[ M P a ]
( )
1 0 0
1 0 0
0 . 2 3 0 . 2 3 - 5 ( 2 )
1 : 1
- 1 5 - 5 0 . 2 0
0 . 2 0
7 0 0 . 2 3 1 : 2
1 0 0 0 . 2 0 - 1 0 1 : 1
ブ バ 6 バ ピ
F i 離 バ ブ 切 ピ ピ F i 離 バ ブ 切 ピ フ
市 A 布 ピ
B 1 0 °
A
際 B B
T a b l e ブ 切 6
ブ ブ6
B
障
1 ピ
際
E 際 プ °
際 1 0 °
障
S o o t
S o o t
P m i 年 O
障
F i 離 バ ブ 切 ピ ピ
A
B
C
4 8
D
E
1 4 2 0 2 6 3 4
