| 研究概要 |
本研究は、ディーゼル機関において燃焼初期の予混合燃焼による急激な熱膨張によって生じる誘発乱流が,燃焼後期までの燃料と空気の微視混合および燃焼生成物であるすすや窒素酸化物の生成に対して及ぼす影響を明らかにするため,エンジン内の多次元数値シミュレーションおよび高速度撮影による火炎の可視化観察を実施した.得られた成果の概要を以下に示す.
1.直接噴射式ディーゼル期間のノズル噴孔径や噴射圧力を変更して噴射率を制御した際の燃焼室内の流動や燃焼生成物を多次元数値シミュレーションによって予測した.その結果,初期の噴射率を上げて初期熱発生率を高めるとそれによって誘発される乱れが強まり,噴射終了後も乱れエネルギーは強く,そのためすすの酸化反応が促進されることが予測できた.
2.噴孔径d=0.08mm,噴孔数14の微細多噴孔ノズルおよび噴孔面積が同一のd=0.14mm,噴孔数5のノズルを用いて,ノズル径が燃焼および排気特性に及ぼす影響を実験的に調査し,さらに高速度撮影による火炎の可視化観察を行った.その結果,d=0.08mmの微細噴孔ノズルを用いた実験によれは,同一総噴孔面積であるd=0.14mmの場合に比較して窒素酸化物濃度が低く排気煙濃度が高い.この理由は,噴孔径が小さいほど着火遅れが短く初期熱発生率が低くなり燃焼ガス温度が低下することと,着火後に噴射された燃料・空気の混合が悪くなったためと推察された.さらに,可視化観察の結果,噴孔径d=0.08mm,噴孔数14の火炎は燃焼室周囲への広がりが弱く,スワールによるサーマルピンチを生じやすく,拡散燃焼期の火炎が燃焼室中心に固まることからも裏付けられた.
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