希薄予混合気における衝撃波を利用した点火方法の開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02373
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 鶴 大輔 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (10614620)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 衝撃波 / 副室式ガスエンジン

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，舶用エンジンの効率を更に向上させるために，熱損失を低減する方法や，新たな点火方法の開発を行うことを目的とする．点火方法の原理は，衝撃波を利用して，希薄予混合燃焼を着火させる．
初年度は，燃焼室内の条件下での衝撃波の伝播特性を理解するために，基礎的な実験を行った．特に燃焼室内のような高圧場で，スパークプラグから発生する衝撃波の伝播の様子を観測した．また，副室といった小さな閉空間内での反射波や空間形状，スパークプラグの数などを変更して衝撃波の干渉などをシュリーレン法により可視化し，高速度カメラを用いて観測した．圧力・空気組成を変更し実験を行った．

この実験で，シュリーレン法を適用し，得られた画像に背景減算を中心に画像処理を行うことで，衝撃波の挙動をより鮮明に捉えることができ，スパークプラグの点火時に衝撃波の発生が観察することができた．基礎的な観測結果として次のようなことが分かった．最初の衝撃波に続いて複数の不規則波が発生する．壁面での反射により凹面反射波が発生する．これらの波は干渉し，副室内でくさび形の波を形成する．波の干渉によって生成された波は，最初の衝撃波よりも副室の外側に大きな影響を与える．副室のない状態では、凹面反射波は発生しない．
雰囲気圧を上げた実験により，圧力を上げても衝撃波・圧力波の挙動はほとんど変わらない.また，伝播速度もほとんど変わらない．雰囲気圧が高くなると，シャドウグラフで得られる画像の衝撃波・圧力波の濃淡はより鮮明になる．また，燃料との混合気中でも伝播の様子は変わらない．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験装置の製作が遅れてしまった．

Strategy for Future Research Activity

研究実施計画に従って，圧力容器の改造と予混合気中の衝撃波の観測を行い，火炎伝播と衝撃波の伝播の様子を観測する．