燃焼の制御に関する基礎研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02209103
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 染谷 常雄 東京大学, 工学部, 教授 (30010680)
• 研究分担者: 飯田 訓正 慶応義塾大学, 理工学部, 助教授 (60137982) ; 大聖 泰弘 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00103614) ; 三輪 恵 徳島大学, 工学部, 教授 (00026147) ; 西脇 一宇 立命館大学, 理工学部, 教授 (20025969) ; 嶋本 譲 京都大学, 工学部, 教授 (40032916)
• キーワード: 燃焼制御 / 拡散燃焼 / 噴霧燃焼 / 乱流混合 / 微粒子 / プラズマジェット / 伝熱 / 圧縮着火

研究概要

燃焼に直接関わる各種の重要制御因子が、着火、燃焼、伝熱機構、微粒子生成等に及ぼす効果を理論・実験の両面から基礎的に追究し、次のような成果を得た。
(1)燃焼の積極的な制御を狙いとして、プラズマジェットを乱流拡散火炎に照射し、これによって誘起される化学活性種の分布を特定した。さらに、これを可燃範囲にある混合気中心部に照射することにより燃焼の促進とすすの低減が可能になることを明らかにした。
(2)流動を制御して乱流拡散燃焼の促進を図るため、非定常噴流が壁面や円板に衝突する際の流動に関する直接計算を行い、拡散混合の効果と特徴を確認した。また、燃焼器内での空気孔と気体燃料孔の位置が拡散に及ぼす影響を流動計算により明らかにした。さらに、壁面付近の反応と流動を数値計算により予測し、高温壁面上では、境界層ガスが未反応混合気の場合反応によって熱流束が増加する一方、既燃焼ガスでは減少することを見いだし、このことを測定により実証した。
(3)空気流動、圧力、温度、ガス組成、燃料性状などの諸因子の効果を実験的に調べるため、非定常噴霧燃焼や過濃混合気の燃焼を再現し、実際の燃焼装置では困難な燃焼計測を可能にした。これにより、燃料の熱分解と混合気形成過程に対する温度依存性を確認し、空気流動の強化に伴う燃料の分散と拡散燃焼の促進効果を特定した。また、動作ガスに含まれる酸素、窒素、水蒸気、二酸化炭素などの各種ガス組成が非定常噴霧火炎の構造、火炎温度、微粒子の生成・消減に及ぼす影響を明らかにした。さらに、過濃混合気の燃焼において、すす微粒子の生成速度を計測し、空燃比、燃料組成と温度のすす微粒子の生成に及ぼす影響度を明確にし、以上の結果から、微粒子の低減のための指針を得た。

研究成果

• [文献書誌] A.Azetsu: "A Study on the Structure of Diesel Spray(2ーD Visualization of the nonーevaporating Spray)" Proc.of International Symposium,COMODIA 90. 199-204 (1990)
• [文献書誌] 畔津 昭彦: "乱流拡散火炎のすす生成に及ぼすプラズマジェットの影響" 日本機械学会第69期全国大会. (1991)
• [文献書誌] 嶋本 譲: "四サイクル機関の吸気弁孔流路内流れの予測(第4報、弁出口境界取扱方法の改良)" 日本機械学会論文集(B編). 56ー523. 864-868 (1990)
• [文献書誌] Y.Shimamoto: "Investigation of Swirl Generating Characteristics of Herical Ports by Numerical Simulation" Proc.of International Symposium,COMODIA 90. 493-498 (1990)
• [文献書誌] K.Nishiwaki: "The Potential of Heat Transfer Control on Insulated Combustion Chamber Walls" Proc.of International Symposium,COMODIA 90. 315-320 (1990)
• [文献書誌] 小島 隆史: "反応温度境界層における高温壁面の熱流束" 日本機械学会関西支部第66期定時総会. (1991)
• [文献書誌] T.Ishiyama: "Experimental Study on Fuel Air Mixture Formation and Ignition Process in Diesel Combustion" Proc.of International Symposium,COMODIA 90. 565-570 (1990)
• [文献書誌] 三輪 恵: "直接噴射式ディ-ゼル機関の排出微粒子に及ぼすスワ-ルの影響" 日本機械学会論文集(B編). (1991)
• [文献書誌] T.Ogawa: "Particulate Formation in CompressionーIgnited FuelーRich Mixtures" Proc.of International Symposium,COMODIA 90. 633-638 (1990)
• [文献書誌] 内田 登: "直接噴射ディ-ゼル機関の排気特性" 自動車技術会学術講演前刷集902. 1.57-1.60 (1990)
• [文献書誌] N.Iida: "Surrounding Gas Condition Effects on NOx and Particulate" Proc.of International Symposium,COMODIA 90. 625-632 (1990)
• [文献書誌] N.Iida: "Experimental Study of Transient Gas Jet Impinging on a Wall" SAE Transactions,Paper 900479. (1990)