埼玉５５のブログ一覧

私も含め全員がディーゼルエンジンはシリンダー内で霧化した軽油が燃焼していると思っていると思いますが、どうやら違うようです。

軽油は炭素数C5～C14の炭化水素であり、霧化しても爆発的燃焼はしないようです。シリンダー中の燃噴から着火までの数ミリ秒で全く知られていない化学反応が起きています。

この話は知ったところで特に意味はありません。

・以前から理想的な燃焼温度は1500～2000Kの範囲という話をしています。油田によりけりですが、中東原油はパラフィン系と芳香族系が混合しており、精製された軽油に芳香族炭化水素は20数％程度含まれている。これがNOxやPM発生の原因物質と言われております。

・高温高圧下のシリンダー内部で軽油が燃焼する過程において、噴射から数ミリ秒後に火がついて燃え始める時はすでに軽油は軽油では無く、化学変化後のC2H4（エチレンガス）などの低沸点ガス状炭化水素となっており、爆発的に酸化反応を起こす。

●軽油に精製されると概ね２種となる
・直鎖飽和炭化水素 炭素量C12～C14
・芳香族炭化水素　 炭素量C5～C11 （20数％）

●高温高圧下での着火直前の化学変化

・直鎖飽和炭化水素100%の燃料は1500Kで全量がC1～C4の低沸点成分のガス状炭化水素となり、C2H4（エチレンガス）が最も多く生成される。燃料噴射から数ミリ秒の話しです。

・芳香族炭化水素は1500Kでも50%が未反応成分として残る。直鎖飽和炭化水素と比して150Kほど反応温度に差があるようです。両方の成分が混じった軽油では、直鎖飽和炭化水素の変化も妨げ、燃焼時のPM発生に大きな影響を及ぼす。

●燃料周辺酸素の欠乏
炭素は酸化に酸素２つCO2、水素は酸化に酸素１つH2O、C2H4の炭素水素(酸素6つ)より、C12の炭化水素の燃焼がより多くの酸素を必要とします。つまりエチレンガスに変化できなかった成分が多いほど、多くの燃料周辺酸素量を必要とします。

・噴射した軽油の全炭素量を燃焼させるに必要な酸素量はシリンダー中に過給で詰め込まれていますが、EGRと中途半端に混じりあい、酸素濃度の濃淡が発生し、C1やC2が酸化する酸素はそのガス分子の付近にありますが、C12を燃やしきる酸素は周辺空気だけでは足りずに、酸欠で燃え残りがPM発生の元となる。

・改良型エンジンはこのあたりの課題をピストン形状の変更、圧縮比のアップ、燃噴回数の増加により、よく空気とEGRが混ざり、燃焼温度を少し上げ、細切れにして燃やすことによりある程度改善している。

●何が言いたいのか
私は全くできていないのですが、要はいかに過給圧をスムーズに上げてシリンダーに大量の空気を送り込むのか？という話になります。低速高負荷の発進加速において、たぶん青いのが付くぐらいが過給と燃噴のバランスがとれており、DOCやDPFに堆積物が少ない状況となるのではないかと思います。

・付随的にDOC入口温度も180℃を超えてくる事により、発生した堆積物も酸化分解して行くものが増え、DPFの堆積が緩やかになると思われます。

●参考資料
流動反応装置によるディーゼル燃料の熱分解と酸化過程に関する研究

徳島大学大学院工学研究科　中　美智子ら

今回の地震被害を通じて、ぼんやり考えていた災害対策を根本的に整理してしっかり備えを進めておきたい。

さいたま市は首都圏なので、指定避難所周りの人口から、家が倒壊しない限り避難所への避難はできず、在宅避難が基本となると思います。

●想定条件
・電気・ガス・水道が長期間ロストする
・救援はしばらく来れないので２０日間は支援物資無しでやれるように準備
・家と車はセーフ

車中泊用に買ったものである程度カバーできますが見直しと大幅強化を行います。

●まずは水の確保
・４人家族で２Ｌ／人日＝８Ｌ／日となります。これはトイレや風呂には使えず、洗面とか飲食にかかる分です。他に生活水として体を拭いたり、下着類を洗ったりすると１人＋１０Lは考えなければならないでしょう。

・給水車は５時間並んで３Lとかの話もありとても４人の１日分にもなりません。
・２Ｌペットボトルを２４本で４８Ｌ（６日分）
・＋１０L×４名×２０日＝８００L

良さげな電動浄水器を見つけましたので、不足分は風呂の残り湯、雨水、井戸、川から水を汲んできて浄水して使えるようにしておきたい。車は交通や燃料の問題があり、できるだけチャリンコで行ける範囲で水を確保しなければならない事も課題です。

●水汲みと貯水
・チャリは近所の井戸か、最悪近所の荒川の濁った水
※井戸は鉄分やマンガンが多く飲料に適さない事が多いと聞きますので、一度水を汲んで事前チェックしてみます。

・車で行くならそこそこ遠いが、ときがわ町の美味しい湧水を１回で大量に水汲みしておきたい。

・汲んだ水をバスタブや雨水貯水タンクに溜めて置き、塩素を放り込み殺菌消毒して腐敗を防ぎます。

●浄水器
充電式の電動浄水器でバクテリア・菌・塩素は濾せるらしいので、念のため煮沸して調理や飲料水に使います。レトルトや非常食ばかりでは飽きますので、贅沢に乾麺うどん・そば・そうめんなどをゆでて食べたいですね。


・雨水等の雨水貯水タンク　写真は200Lで買ったのは100L
convokeri　家庭用 貯水タンク100L　熱帯雨林3866円


・消毒殺菌剤
オーヤラックス ピューラックスS 熱帯雨林579円


・電動浄水器
GreeShow【業界新発想】 携帯浄水器 アウトドア サバイバル浄水器 USB充電式 軽量 LED電灯搭載 GS-2801 フィルター 2個セット　熱帯雨林14980円

フィルター１セットで1000Ｌなので2000Lの飲料水が確保できる計算になります。これだけあれば生活水にも回せます。

●実験
今この手のものが売れているようで、納期が２０日ほどかかるとの事です。物がきましたら、水の汲める場所を、チャリ用・車用と数か所探し、汲んだ水を雨水貯水タンクに貯水して、実際に消毒殺菌・ろ過・煮沸した水で実験生活してみるつもりです。

現実は想定通りにならないのが世の常ですが、しっかり準備をしておけば一定の安心に繋がります。

シガーソケットのプラグ側が熱くなる、樹脂部分が溶けた、１５Aのヒューズが飛んだという話をネット動画で見ました。

●ポタ電買ったときの話ですが
ポタ電をシガーソケットから走行充電しており、ポタ電におまけでついていたシガープラグは１５Aのヒューズが飛びました。シガープラグの樹脂が溶けるほどではありませんが、鉄芯の部分は熱くてとても触れないほどになっておりました。


・アマゾンで高いやつをわざわざ買いました。正解で、通電性のスプリングが真鍮メッキ？が施されており抵抗が少なく、発熱は少ない。

●シガープラグは本来熱くならない
熱くなるものだと思っている方も多いと思いますが、熱を発するのは接点が抵抗となっており、発熱部分で電気エネルギーが熱エネルギーに変換されてしまっております。

・つまり接触が悪い
・抵抗の大きな素材が使われている

●構造


・鉄芯
・ガラス管ヒューズ
・通電性スプリング

●接点を丁寧に磨く


部品の接点をきれいに磨いてやると接点の接触が改善され発熱はおきません。

●接触をよくする
通電性スプリングが、ガラス管ヒューズや鉄芯を押し付ける構造になっており、標準でついているスプリングはバネ力が弱く、強く接点が押し付けられません。いいプラグを買うか、ばねを広げて押し付け力をUPさせます。

・一番ひどかったものはバネにグリスのようなものが薄く塗られており真っ黒に焦げて炭化被膜がばねを覆っていました。しっかり脱脂が必要です。

ポタ電の入力ワット数が６０W入力仕様に対し
・付属品：５０W（プラグ内部が焼けて１５Aヒューズが飛んだ）
・磨く前：５５W（熱いところまでは行かないがやや発熱している）
・磨き後：６０W（脱脂して磨いた）

約１０Wの抵抗があったということで、１０Wあれば温度的には１００℃越えるくらいにはなります。

●まとめ
シガープラグの発熱をこんなもんだろうと安易に放置せずに、一度チェックされることを強くお勧めします。

16V83Fの大容量キャパシタを積んでみました。ヤフオクで送料込み8250円。私が買ったところは動作チェック、配線ハンダ補強、初期充電してくれます。ちなみにi-Loopのキャパシタは120Fとさらに巨大。Fはファラッドという単位。

●効果のまとめ
① シフトフィーリングがなんとなく滑らかになった
② トルクの厚みが増したのか？1250rpmで緩やかな登り坂で苦しさが減った
③ アイドリングがしっとり落ち着いている
④ 全体燃費は不明だが、瞬間燃費は少し改善
⑤ アイドリングストップ時間が長くなるらしい（切っているので未検証）
⑥ カーオーディオの音が良くなるらしい（耳が良くないので解りませんでした）
⑦ ルームランプがやけに明るい
⑧ バッテリーが長持ちするらしい（半死バッテリーがまだそれなりに動いています）

フラシボー効果がかなり入っていますが、同様の効果がマツダ技報のi-LOOPの開発で報告されておりますので少しだけ期待しています。詳しくは技報を読んでください。

●考察



オルタネーターの発電をさぼらせるとエンジン出力の５～10％の損失が抑えられ、ドライバビリティが向上するというのがi-LOOP。つまりいかに発電を休止させるかです。ちなみに４０Ａほど常時消費しており、その内２０Ａは車を動かすため、あと２０Ａはエアコンやラジオ・照明・ワイパーなどになります。

・SOCと電圧から要充電トリガーがでるものと思いますので、ピュンピュン号の死に掛けバッテリーでは常に充電しようとしているはずなので、効果が薄いのかもしれません。そろそろVALTAを積んでみるか？

・83Fという容量は微妙に少ないと思いますが、大きいのは単純にお高いので、効果がはっきり確認できれば同じものをもう一個並列にして166Fにするのも良いかと思っております。ただ熱に弱いので、相当熱対策を考える必要があります。

防水処理が必要ですがi-LOOPの位置がベストですね。

●参考情報
No.30（2012）マツダ技報　減速エネルギ回生システム“i-ELOOP”の開発

またまたバッテリーネタです😅

メルテックMP-220で15.5V-10Aにセットして、補充電をかけた途端に、大きなグレーのサルフェーションがポコッと剥がれた瞬間を撮影する事に成功しました。また、PbSO4が発生した瞬間もバッチリ撮影できました。

後半電解液中に浮いているゴミが剥がれたサルフェです。この後溶け込んでくれたのか、すみっこ暮らししているのか、沈澱して底に溜まっているのかは解りません。

20231218 充電負極側 PbSO4の生成と分解の動画

１．左の灰色に白いサルフェがまとわりついているのが負極のストラップ。いつもは真っ白ですが、高電圧・大電流に設定すると一瞬で白いのが一部電解液へ溶け込み(恐らく層が薄い)、鉛の地金が見え始めます。

２．１分ほど経過するとストラップの縦に伸びている灰色の短い面に泡が走った途端、白化する瞬間が見えます。PbSO4が発生した瞬間です。

３．茶黄色っぽいのは正極に塗りこめられている酸化鉛が軟化崩壊して電解液に析出し沈澱付着したもので、こうなるとダメダメです。正極がやせ細っています。左の負極ストラップの上にもうっすらと茶黄色っぽくなっており、大量に軟化崩落が始まっていると思われます。

20231210 充電正極側

こちらは不純物が多く電解液がかなり濁っています。これはダメダメバッテリーのパターン😰

●知見として得られたもの
充電中はPbSO4を電解（鉛・酸化鉛・硫酸へ）するばかりだと思われていたが、実態は電解と再生を繰り返しており、この現象については今のところ論文が見当たらない。

・気泡は酸素か水素のどちらかで、それが放出されるとき活性PbSO4が生成されており実に興味深い。水の電気分解が微量ながら起きて気泡が発生しているのだが、MP-220はピュンピュン号の弱り切ったバッテリーの充電においては、過電圧、もしくは過電流の状態であろう。

・電解と再生を繰り返している部分のメカニズムが解明できれば、更なる効率的な充電のアルゴリズムが見いだせるであろう。

・また、白い活性PbSO4がは垂直面には少なく、水平面への堆積が多く見受けられる。電極板においても頭頂部の水平部分に見られる現象で、PbSO4の鉛が電解液の比重より重く、化学反応で生成分解され、電気的に吸着するにもかかわらず、物理的な重力の影響を受けている事を示す。

・そのことより水平部面積の少ないストラップを造ればPbSO4の堆積層の厚さが薄くでき、長期滞留して不活性化しないことになるので、サルフェーションの結晶化を抑止する事につながると考える。🤔