車両用ターボ過給ディーゼル機関の吸排気管内流動特性に関する研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62550123
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉識 晴夫 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (60013207)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 遠藤 敏彦 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40013164) ; 田代 伸一 東京都立科学技術大学, 助教授 (30149356)
• Keywords: ターボ過給 / 動圧過給 / ラジアル排気タービン / 排気管 / 脈動流 / 特性曲線法

Research Abstract

電動機駆動される6気筒ディーゼル機関からの脈動排気により、2ロラジアル排気タービンを駆動し、タービン出力を同軸のフロアで吸収させる脈動流実験を行った。また、分岐合流部で等圧と仮定する一次元流路モデルについて、特性曲線法およびMacCormack法による数値解析を行った。主な結果を以下に記す。
1.排気管路の共鳴が問題とならない本機の場合、エンジンからの脈動排気で駆動されるタービンの流量特性は、エンジンの流量特性にほとんど支配され、エンジン回転数にほぼ比例する。
2.6気筒エンジンを3気筒ずつ2グループに排気量を分割し、各々をタービン入口に独立に導入する方式は、エンジンの排気干渉を防ぎ、さらに常にタービンを駆動する流れが存在するので、排気タービンにとって好条件となる。
3.過給ディーゼル機関を容積を含む一次元流路モデルに置き換え、分岐合流部を3方向の圧力が等しいと扱う等圧モデルとしても、逆流損失の導入により、ノズル合流部のようにかなり速度の大きい場合でも、精度良く管路内流動を予測できる。実験と計算の流量誤差は約10%であるが、エンジン回転数に対する流量変化の傾向は同じである。
4.MacCormack法による計算は、特性曲線法による計算と精度的には同等で、計算時間は約1/3となる。
最後に、タービンのトルク特性の測定、定常流特性との比較を行う予定であったが、実験装置の都合上できなかった。これらに関しては、別のタービンを用いて研究を行う予定でいる。また、MacCormack法による計算結果は、今後学会で発表する予定でいる。