1993 年度実績報告書

四サイクル内燃機関の熱効率向上のための性能予測汎用プログラムの開発

研究課題

研究課題/領域番号	05555066
研究機関	京都大学
研究代表者	嶋本譲京都大学, 工学部, 教授 (40032916)
研究分担者	一色美博摂南大学, 工学部, 助教授 (90116434) 金丸一宏京都大学, 工学部, 助手 (20026199) 脇坂知行京都大学, 工学部, 助教授 (10089112)
キーワード	内燃機関 / 機関性能予測 / 一次元ガス流動解析 / 吸・排気管系 / 三次元波動・ガス流動解析 / 吸・排気騒音予測 / 燃料噴霧 / 混合気形成過程
研究概要	機関システム性能予測プログラムの汎用性の向上を目的として、管断面積の変化がある場合、管端で急激な温度変化を生じる場合における一次元管内ガス流動問題をとりあげた。特性曲線法をもとに、その扱い方を明らかにし、前者については等エントピー流れと比較し、質量の保存性、管内圧力分布に関する精度を確かめた。後者については気柱振動を利用した観測値との比較から、数値拡散が少ない扱いであることを確かめた。さらに、新気吸入特性から機関性能を予測するプログラムに高精度一次元流動解析スキームである二重格子法を組み入れつつある。また、最近の機関の吸・排気管内ガス流速は高くなり、瞬間時に衝撃波の発生が見られるようになった。この場合、エネルギーおよび流量の保存性が悪くなるので、衝撃波の取扱いを二重格子法に組み入れた解析スキームの作成を試み、境界条件を除く管内の流動状態の解析に成功してプログラム完成の見通しを得た。吸・排気系要素における波動・流動解析では、高精度解析手法であるCIP法に一般曲線座標変換の手法を適用することにより、円形断面流路内の圧力波伝ぱとガス粒子の移動速度で伝ぱする現象を高精度で解析できるようにした。実機関運転時の一段膨張形消音器内三次元ガス流動の計算結果を周波数分析し、音圧分布などを図形表示することにより、三次元圧力波伝ぱ現象と音響特性との関係を明らかにした。また、機関における燃料ガス・空気混合気の拡散過程を解析する手法としてCIP法を用い、縦渦またはスワールを利用した吸気2弁式機関における層状混合気形成過程を明らかにした。さらに、液体燃料噴射機関における混合気形成過程を扱うため、燃料噴霧挙動の解析モデルを計算プログラムに組み込むと共に、液滴挙動と蒸気分布の可視化プログラムを作成した。自由噴霧と壁面衝突噴霧について、計算結果と実験結果の比較を行い、噴霧モデルの妥当性を示した。

研究成果

(10件)

すべてその他

すべて文献書誌 (10件)

[文献書誌] 金丸一宏: "排気管系におけるガス流動状態予測精度の向上" 第11回内燃機関シンポジウム講演論文集. 145-150 (1993)
[文献書誌] Kazuhiro Kanamaru: "A Method of Optimizing Turbocharged Engine Systems" JSME International Journal. 37(掲載決定). (1994)
[文献書誌] 一色美博: "一段膨張形消音器内三次元圧力波伝ぱと音響特性" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集No.930-63(D). 373-375 (1993)
[文献書誌] 一色美博: "一段膨張形消音器内ガス流動と圧力損失" 日本機械学会関西支部第69期定時総会講演会. (発表予定). (1994)
[文献書誌] 脇坂知行: "燃料噴射機関における噴霧挙動数値解析のための基礎的検討" 日本機械学会関西支部第68期総会講演論文集No.934-2. 215-217 (1993)
[文献書誌] 脇坂知行: "吸気2弁式機関における吸入混合気拡散過程の数値解析" 日本機械学会論文集(B編). 59. 966-973 (1993)
[文献書誌] 脇坂知行: "燃料噴霧挙動の数値解析モデルの検討" 第11回内燃機関シンポジウム講演論文集. 241-246 (1993)
[文献書誌] Tomoyuki Wakisaka: "Numerical Analysis of the Vortex Generation and Mixing Process in Free Jets by means of Higher-Order Finite Difference Schemes" Numerical Methods in Laminar and Turbulent Flow. 8. 863-874 (1993)
[文献書誌] Tomoyuki Wakisaka: "A Finite Volume Method for Predicting Fluid Flows through Passages with Obstacles and Moving Boundaries" Proceedings of the 5th International Symposium on Computational Fluid Dynamics,JSCFD. 3. 285-290 (1993)
[文献書誌] 竹内真一: "高次精度スキームによるエンジン吸気ポート・シリンダ内流れの数値解析" 第7回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 87-90 (1993)

1993 年度 実績報告書

四サイクル内燃機関の熱効率向上のための性能予測汎用プログラムの開発

研究代表者

嶋本 譲 京都大学, 工学部, 教授 (40032916)

研究成果

[文献書誌] 金丸一宏: "排気管系におけるガス流動状態予測精度の向上" 第11回内燃機関シンポジウム講演論文集. 145-150 (1993)

[文献書誌] Kazuhiro Kanamaru: "A Method of Optimizing Turbocharged Engine Systems" JSME International Journal. 37(掲載決定). (1994)

[文献書誌] 一色美博: "一段膨張形消音器内三次元圧力波伝ぱと音響特性" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集No.930-63(D). 373-375 (1993)

[文献書誌] 一色美博: "一段膨張形消音器内ガス流動と圧力損失" 日本機械学会関西支部第69期定時総会講演会. (発表予定). (1994)

[文献書誌] 脇坂知行: "燃料噴射機関における噴霧挙動数値解析のための基礎的検討" 日本機械学会関西支部第68期総会講演論文集No.934-2. 215-217 (1993)

[文献書誌] 脇坂知行: "吸気2弁式機関における吸入混合気拡散過程の数値解析" 日本機械学会論文集(B編). 59. 966-973 (1993)

[文献書誌] 脇坂知行: "燃料噴霧挙動の数値解析モデルの検討" 第11回内燃機関シンポジウム講演論文集. 241-246 (1993)

[文献書誌] Tomoyuki Wakisaka: "Numerical Analysis of the Vortex Generation and Mixing Process in Free Jets by means of Higher-Order Finite Difference Schemes" Numerical Methods in Laminar and Turbulent Flow. 8. 863-874 (1993)

[文献書誌] Tomoyuki Wakisaka: "A Finite Volume Method for Predicting Fluid Flows through Passages with Obstacles and Moving Boundaries" Proceedings of the 5th International Symposium on Computational Fluid Dynamics,JSCFD. 3. 285-290 (1993)

[文献書誌] 竹内真一: "高次精度スキームによるエンジン吸気ポート・シリンダ内流れの数値解析" 第7回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 87-90 (1993)

1993 年度実績報告書

嶋本譲京都大学, 工学部, 教授 (40032916)