| Research Abstract |
内燃機関に対しては,地球温暖化防止のために,CO@@S22@@E2排出量を低減させることが要請されており,燃料消費量を極力減少させる必要がある.また,大気環境保全のため,大気汚染物質排出量の低減が要請されており,混合気形成と燃焼を如何に制御すれば良いかが重要な課題となっている.直接噴射式ディーゼル機関は,熱効率が高く,CO@@S22@@E2排出の点で他の熱機関より有利であるが,窒素酸化物と炭素微粒子を同時に低減することが緊急の課題である.一方,ガソリン機関においては,燃料消費量の低減策として,ガソリン直接噴射機関が注目されている.そこで,本研究課題では,燃料噴霧挙動を数値解析するための物理モデルの検討を行って,その高精度化を図り,筒内直接燃料噴射機関における混合気形成過程を解明することを目指している.本年度は,まず,離散液滴モデルに基づく各物理モデル,すなわち,液滴分裂モデル,噴霧の壁面衝突・液膜形成モデル,液滴・液膜蒸発モデルなどを,本研究者が開発した3次元流動計算プログラム(GTTコード)に組み込み,実機と同様の雰囲気条件,壁面形状のもとで,基礎的検証を行った.そして,高温・高圧雰囲気中で模擬燃焼室の壁面に衝突する噴霧の数値解析を行い,実験データと比較して,混合気形成過程が精度良く予測できることを確かめた.さらに,直接噴射式ディーゼル機関において,窒素酸化物の排出を大幅に低減できる予混合圧縮着火方式を実現するための基礎研究として,Hollow Cone状の噴霧を早期噴射した場合について,噴霧挙動の数値解析を行い,混合気形成過程に及ぼすガス流動の影響,燃料噴射弁の位置・方向の影響,および燃焼室形状の影響について調べた.その結果,浅皿型ピストンキャビティを持つ機関の燃焼室内において,圧縮行程初期にHollow Cone噴霧を噴射した場合,燃料蒸気濃度分布の一様化に,縦渦あるいは斜めスワールが,効果的であることが明らかになった.
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