| 研究概要 |
本研究では,ディーゼル噴霧の自発着火における混合気形成および着火機構の解明を目的とし,そのための実験的・理論的手法を新しく考案・適用することによって物理・化学過程を調べ,得られた知見を総合して合理的に着火過程を記述する理論を確立した.
(1) 不均ー混合気の着火機構 ここではディーゼル噴霧の混合気形成および着火における物理的・化学的過程を記述するモデルを構築するために,噴霧内の燃料濃度・温度の不均一および乱流混合を確率過程論モデルで表現し,それに噴射燃料の吸熱の作用と一段総括反応式による混合気の着火条件を導入した.これにより.噴射初期に燃料と空気が分離した状態から不均一な混合状態を経てしだいに均一な組成に近づくさいの経過を把握でき,不均一状態と乱流混合の担う役割を明らかにした.
(2) 熱発生に伴う乱れ消散効果 燃焼に伴う乱れ消散を表すために,積分スケールが噴霧内の動粘性係数に比例すると仮定し,これにより着火過程および初期燃焼過程の記述を試みるとともに,噴射圧力,ノズル径が燃焼に及ぼす作用について考察した.これにより,定容実験で得られた着火遅れならびに熱発生経過をよく再現できること,着火遅れが比較的長い温度条件では爆発的燃焼期での発熱量が多く,燃焼期間が短いこと,低温では噴射量の増加とともに着火遅れが長くなることなどを示した.
(3) 燃料噴射率形状の影響 以上の着火モデルを用いれば,初期燃焼の極大値は可変遅れ機構によって計算される結果とほぼ一致すること,高圧噴射と小孔径ノズルの条件では,適切な先立ち噴射を組み合わせると急激な圧力上昇を回避できること,吸熱の速さと噴射条件,周囲温度,圧力との関係を適切に記述すれば,種々の噴射圧力における着火遅れの周囲温度・圧力に対する変化を再現できること,などを明らかにした.
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