2018 Fiscal Year Research-status Report
ガソリンエンジンの燃焼変動低減を目的とした高精度シリンダ内状態予測法の開発
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16K06129
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
鈴木 隆 上智大学, 理工学部, 教授 (20206494)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
一柳 満久 上智大学, 理工学部, 准教授 (00584252)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エンジン熱伝達 / 熱伝達率 / 熱通過率 / 壁温度推定 / 吸入空気温度推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エンジン燃焼室の壁温およびガス温度推定法の構築を目的として，ポート部熱伝達率および冷却水側熱伝達率の定式化およびその検証を行った．両モデルは，いずれも円管内乱流熱伝達として考え，ヌセルト数とレイノルズ数との関係を導出することで，冷却水流量から熱伝達率を求められるように定式化した．ただし，ポート部に関しては，温度境界層の発達と間欠流であることを考慮する必要があるため，レイノルズ数に加えてグレツ数およびストローハル数を変数とした式として定式化を行った．
ポート部熱伝達モデルおよび冷却水側熱伝達モデルの検証は，熱損失推定モデルを構築した場合と同様に，ポート部および冷却水周りに熱流束センサーや表面温度計を設置することにより壁面熱流束を実測することにより実施した．その結果,構築したポート部熱伝達モデルと冷却水側熱伝達モデルは十分妥当な推定精度であることを明らかにした．さらに，上記の熱伝達モデルと熱損失推定モデルから導出された各部（ポート部,ピストン頂部,ピストンキャビディ側壁、ピストンキャビディ底部、ヘッド部など）の熱伝達率を用いて，エンジン燃焼室から冷却水までの熱通過率を求めることで壁温・ガス温度推定法を構築した．
さらに、研究成果はジャーナルペーパーを7編（内3編は掲載予定）、国内会議での講演を6回、国際会議での講演を6回行うことにより公開した．また，次年度行う予定であるエンジン制御ECUへの実装のための簡略化モデルの開発にも着手することができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当該研究により、ジャーナルペーパーを7編（内3編は掲載予定）、国内会議での講演を6回、国際会議での講演を6回行うことができたことや、次年度行う予定である内容に関しても、前倒しで行うことができていることから、当初の予定以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までに構築した熱損失推定モデルおよび壁温・ガス温度推定法を，エンジン制御ECUでも計算可能な簡易計算モデルへ展開するとともに，過渡運転条件に適用可能なモデルに展開する．
簡易計算モデルへの展開方法は，時系列に変化するガス流動の乱れ，壁温，ガス温度に対し，行程ごとに特徴的な時刻のみを計算することで予測可能なモデルに展開する．これにより，離散時刻での熱損失および温度推定となるため，実測値との比較により離散データの補完関数を検討し導入する．
また，過渡運転と定常運転を比較すると，乱流エネルギーの散逸率が異なることが予想されることから，モデルの過渡運転への適用に関しては，散逸率に相当する乱れの減衰係数を導入することとする．減衰係数の同定には，単気筒エンジンでのPIVおよび熱流束測定結果より検討する予定である．
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