| 研究概要 |
直接噴射方式エンジンにおいて,微粒子,NO_xなどの環境影響物質の排出を大幅に低減する目的で,より均一希薄な噴霧燃焼を行わせるための燃料の選択・設計方針を明らかにするための基礎研究を実施した.
定容燃焼装置を用いた基準燃料(n-heptane)噴霧の着火実験からは,燃料の反応過程に対して混合過程が先行する場合に,二段着火を伴った希薄な燃焼が実現されることを見出した.そのような条件では,噴射条件を変更したときの実質的な熱発生時期の変化が,混合気不均一の強いディーゼル燃焼とは異なる.
確率過程論モデルと簡略化学反応モデルを組み合わせた着火モデルを構築し,これを用いた着火過程の予測結果を解析して,基準燃料の着火実験で得られた噴射条件の影響を説明することができた.
基準燃料に二種類の異なる炭化水素を混合した燃料の着火特性を調べた結果,分枝構造を持つi-octaneを混合した場合,自然吸気ディーゼル機関に典型的な圧縮温度・圧力において,基準燃料では見られない二段着火が生じることがわかった.この現象を,混合気中で反応性の低い燃料成分が希釈剤として働くとの仮定を置いて説明することができた.
定容燃焼装置による実験から得られた上記の知見は,適切な燃料基材が入手できる場合,燃料噴射による混合気形成の制御と燃料組成の最適化によって,均一希薄な噴霧燃焼を実現できる可能性を示している.
本研究で構築した着火モデルは,現時点では定量的な予測精度の点で改良を必要とするが,噴射条件の変更による混合過程の変化を記述できるので,適切な反応スキームとの組み合わせによって,噴霧燃焼制御の方針決定に役立つものと考えられる.
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