中エンジン負荷における低炭素エンジンのための水素添加三元燃料燃焼：包括的CFD解析

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides detailed CFD benchmark for hydrogen-enriched tri-fuel combustion, useful for engine modeling and optimization studies.

🏢実務担当者:Offers quantitative insights on hydrogen addition effects on emissions and efficiency, informing engine retrofit or design decisions.

🏛政策担当者:Supports policy on hydrogen as a transport fuel by showing feasibility and trade-offs (NOx vs. CO/soot reductions).

抄録 2050年までにネット・ゼロ炭素排出を達成するという世界的なコミットメントにより、持続可能で低炭素なエネルギーシステムへの需要が高まっている。このビジョンに触発され、水素（H 2 ）は、この持続可能なエネルギーの時代において、クリーンで反応性の高い代替燃料として大きな注目を集めている。H 2 支援二元燃料燃焼は広く研究されてきたが、H 2 支援三元燃料モードに関する研究はほとんど行われていない。そこで本論文では、この三元燃料コンセプトの数値解析を報告し、様々な水素エネルギー割合（HES）がディーゼル‐CH 4 ‐H 2 燃料エンジンの性能、燃焼、および排出に及ぼす影響を調査する。この数値調査には、ANSYS CHEMKINツールと連携したANSYS Forte CFDソフトウェアが使用される。結果は、H 2 添加が筒内の燃料‐空気混合を改善し、その結果、より均一な燃焼がより低い排出レベルで発生することを示す。筒内最高圧力は、純ディーゼルケースの8.6 MPaから60% HESケースの10.3 MPaへ上昇する。これは約20%の改善である。筒内最高温度も1437 Kから1649 Kへ上昇し、これは15%の増加を表す。着火時期も約TDCから2.3 CA bTDCへと前進する。最大化学熱発生率は、純ディーゼルケースの500 J/°CAから60% HESケースでは1400 J/°CAへ増加する。10%～90%の熱発生期間はほぼ半分に短縮され、図示平均有効圧あたりの燃料消費率は26%低下する。これらの知見は、H 2 の添加により、より急速かつ完全な燃焼が起こることを示唆する。この最高HESレベルでは、排気弁開時に測定される一酸化炭素と煤の排出量は、純ディーゼルケースと比較してそれぞれ約61%と95%減少する。しかし、このケースでは燃焼温度が高いため、NO x 排出量は31%増加を示す。未燃炭化水素と揮発性有機化合物の排出は当初増加するが、より高いHESレベルでは減少する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

ABSTRACT The global commitment to achieve net‐zero carbon emissions by 2050 has intensified the growing demand for sustainable and low‐carbon energy systems. Inspired by this vision, hydrogen (H 2 ) has attracted massive attention as a clean and highly reactive alternative fuel in this era of sustainable energy. Although H 2 ‐assisted dual‐fuel combustion has been widely investigated, very little research has been conducted on the H 2 ‐assisted tri‐fuel mode. Accordingly, a numerical analysis of this tri‐fuel concept is documented in this paper, where the effects of various hydrogen energy shares (HESs) on the performance, combustion, and emissions of a diesel‐CH 4 ‐H 2 fueled engine are investigated. The ANSYS Forte CFD software, linked with the ANSYS CHEMKIN tool, is employed for this numerical investigation. The results indicate that H 2 addition improves in‐cylinder fuel‐air mixing and, as a result, more uniform combustion occurs with lower emission levels. The in‐cylinder maximum pressure rises from 8.6 MPa for the pure diesel case to 10.3 MPa at the 60% HES case. This is an improvement of around 20%. The maximum in‐cylinder temperature also increases from 1437 K to 1649 K, which represents a 15% rise. The ignition timing also advances from about TDC to 2.3 CA bTDC. The maximum chemical heat release rate increases from 500 J/°CA for the pure diesel case to 1400 J/°CA in the 60% HES case. The 10%–90% heat‐release duration shortens by nearly half, and the indicated specific fuel consumption lowers by 26%. These findings suggest more rapid and complete combustion with the addition of H 2 . At this highest HES level, carbon monoxide and soot emissions measured at the exhaust valve opening reduce by almost 61% and 95%, respectively, compared to the pure diesel case. However, NO x emissions show a 31% rise in this case due to higher combustion temperatures. Unburned hydrocarbon and volatile organic compound emissions initially increase but decrease at higher HES levels.

• openalex https://doi.org/10.1002/ese3.70615first seen 2026-07-30 05:28:45