質問: レシプロエンジンとガスタービンエンジンとを比較した場合、ガスタービンエンジンには使用可能燃料の幅が広いという利点があると思うのですが、なぜガスタービンエンジンはいろいろな燃料をしようできるのですか?
回答: 多様な燃料に対応し易いのは、レシプロの様に間欠燃焼では無く、連続燃焼だからではないでしょうか。一回一回の着火性を問題にされる事もありませんし。 レシプロエンジンでも、希薄燃焼は可能です。代表例はディーゼルエンジンでしょう。2つの点から希薄燃焼だと言えます。 ディーゼルの場合、燃料の噴射量で出力制御するので、大多数の部分負荷領域では吸入した酸素を余らせる運転をしています。広義の希薄燃焼ですね。 又、吸入した酸素を全て使い切る程(理論空燃比)には燃料を濃く吹き込む事が出来ません。黒煙とNOx発生を同時に抑制出来ないからです。以前はλ=1.3と言われた物で、吸入した空気の3割位を余らせていました。 ここからも、希薄燃焼です。 逆に、電気火花で点火着火しているガソリンエンジンに代表されるオットーサイクルは、確実な点火着火が第一なので、理論空燃比で運転される事が基本に成っています。特に排ガス対策の為に三元触媒を働かそうと思うなら、理論空燃比を厳格に守る必要が在ります。(余剰酸素が出ているとNOxの乖離が出来ない) 出力の制御は、空燃比を変えずに吸入量その物を絞って行ってますよね。 希薄燃焼は、空燃比16位が燃費最高に成ります。がNOx排出量も最高、排気温も最高に成ります。それ以上薄く成るに従って、今度はトルクや排気温が下がって来る事から判る通り、燃焼温度も下がって来ます。ので、三元触媒が効かないけど排出量も下がって来るから「そこを使おう」としたのがトヨタの第二世代リーンバーンエンジンでした。空燃比22〜23辺りを使った筈ですが、点火着火の不確実さでトルクがガタガタし、その限界ギリギリを維持する様に、燃焼圧センサーを開発して実装してたと聞き及んでます。 ですから、「レシプロ」と一括りには出来ません。 ディーゼルでNoxが厳しいのは、噴射された燃料液滴近傍が局部的に高温に成る事、比較的低速回転なので、高温に晒される時間が長い事等が原因として挙げられます。から、ジェット or ガスタービンでも今後、タービンブレード用材料開発が飛躍的に進んで、熱効率改善の為に高温化が進むと、ググッとNOx対策が取沙汰されて来るのではないかと見ています。未だ発展中なのです。