2022 Fiscal Year Annual Research Report

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

Research Project

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	舶用機関 / 点火 / 衝撃波 / 希薄予混合
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，新たな点火方法の開発を行うことを目的とする．衝撃波を利用して，希薄予混合燃焼を着火させることを提案する．この研究は，貯蔵タンクの高圧水素漏洩時における自発点火現象を基に考案している．その現象のメカニズムは，水素漏洩時に衝撃波が発生し，管壁での反射である反射衝撃波が管中心で収束することによって，圧力・温度が上昇し点火に至る．よって，本研究でも燃焼室内で衝撃波を任意の点に収束することによって，点火を試みる．そのために，燃焼室内における衝撃波と火炎伝播の関係を明らかにする必要がある．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，基礎的な実験を前年に引き続き行った．昨年度は，圧力を上げた高圧条件での衝撃波観察の条件であったが，本年度は，試験装置を改造し，温度を上げた高圧高温条件での観測を行った．観測手法は，シュリーレン法により可視化し，高速度カメラを用いて撮影を行った．ただし，衝撃波の挙動は，火炎伝播等に比べると非常に高速なために，波長の異なる3つのレーザーを用いて撮影速度を向上させる実験の改良を行った．点火プラグからの衝撃波のみを確認するために，空気を用いて，副室内における衝撃波の反射を繰り返す様子を確認した．最後に水素との混合気を使用して，点火を確認しようとしたが，エンジン条件まで雰囲気温度を上げると着火することが生じてしまい，着火確認試験を行うことができなかった．これと並行して，水素の着火に必要な局所温度を測定するために，高圧容器内の水素-空気混合気中にコイルを設置し，コイル温度を変更し，水素が着火する温度と着火に至るまでの時間を雰囲気圧力を変更しながら測定した．また，その火炎伝播過程を観測し，局所着火温度と圧力に対して，火炎伝播速度を測定した．その結果，火炎伝播速度は，コイルが放熱した総ジュール熱よりも局所着火温度が高い方が速くなることが分かった．
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。