燃料性状と燃焼機構に関する基礎研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01627001
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 村山 正 北海道大学, 工学部, 教授 (70001162)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮本 登 北海道大学, 工学部, 教授 (60003208) ; 古浜 庄一 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (50061445) ; 和栗 雄太郎 九州大学, 工学部, 教授 (80037704)
• Keywords: 燃焼機構 / 燃料性状 / 定常噴流火炎 / 噴霧燃焼 / 黒煙生成 / 水素燃焼 / 芳香族 / 重油

Research Abstract

燃料の物理・化学的な性状と燃焼現象、ならびに燃焼装置の諸特性との関係を明確化することを目的として、一連の研究を行なった。
まず、いくつかの噴流拡散火炎のシュリーレン写真を比較した結果、火炎の広がり角が常に一定であること、温度や密度が軸方向に変化しているにもかからわず境界は直線となることを見い出すことができた。この他、火炎構造に及ぼす燃料の蒸発性の影響、ならびにすす生成に及ぼすノズル径や噴出速度、あるいは燃料性状の影響を示すことができた。
つづいて、空気温度、圧力可変式単圧縮試験装置を使用して、はじめに、C重油噴霧の燃焼特性に及ぼす衝突、スワールの影響を可視化により検討した。つぎに、留点分布、残査分割合の異なる4種類の供試燃料の着火性と燃焼特性の比較を行った。その結果、着火性と留点分布の関係を明確にすることができ、また、雰囲気温度の上昇にともなう燃焼特性の変化に対しても、留点分布が大きな影響をもつ事が明かとなった。
また、将来のCO_2および他の排気公害対策として水素エンジンの研究開発を行っている。その中で水素の燃焼機構の解明を試みた。空気より極めて密度の小さい水素噴流の混合気生成に対して空気流動の影響が大きいことが、新たに製作した光学的実験装置での観察により確認できた。この装置は今まで水素火炎が不輝炎のため困難であったが最近完成した。さらに水素燃焼ガスの伝熱損失が大きいことが実験で確められた。
一方、予混合燃焼においては、いずれの単組成燃料も、固有のスート生成開始当量化φ_0を有し、燃料中の炭素からスートへの転換割合はφ/φ_0の指数関数として一般表示されるが、とくにベンゼンでのφ_0はアルカン系に比べて著しく小さいこと、間欠噴霧燃焼では、ベンゼンの増加によるスートの増減が、その増加による増煙効果と着火遅れの延長にともなう消煙効果との相互作用によって決められることなどがわかった。

Research Products

• [Publications] Yutaro Wakuri: "Studies on the Fuel-Spray Combustion characteristics in a Diesel Engine by the Aid of Photographic Visualization" Proc.18th International Congress on Combustion Engines(18th CIMAC). D-18. 157-173 (1989)
• [Publications] 和栗雄太郎: "可視化による側方噴射方式ディーゼル機関の噴霧の燃焼特性に関する研究" 日本機械学会論文集・B編. 55ー515. 2073-2078 (1989)
• [Publications] Pichan Pichainarong: "Study of Thermodynamic Analysis in Hydrogen Injection Engines." World Hydrogen Energy Confereuce.
• [Publications] ピチャン・ピチャイナロン: "高圧水素噴射エンジンの燃焼中の損失解析" 第8回内燃機関合同シンポジウム講演論文集. 435-440 (1990)
• [Publications] 渋谷昌彦,宮本登,小川英之,鈴木和治,千葉茂男: "着火遅れ制御下におけるベンゼン・ヘキサン混合燃料の燃焼および黒煙生成特性" 第8回内燃機関合同シンポジウム講演論文集. 153-158 (1990)
• [Publications] 村山正,近久武美,金野満: "ガス状単体燃料による燃焼特性値の解明" 日本機械学会論文集.