| 研究概要 |
本研究では,低沸点,高沸点混合燃料による噴霧の混合気形成促進といった物理的制御法を駆使した燃焼特性の改善を試みる.そのため,急速圧縮膨張装置において,混合燃料噴霧の基礎的噴霧・燃焼特性を実験解析し,低沸点燃料の混合による蒸発特性の向上,それに伴なうすす生成の抑制が確認された.さらに,混合燃料の初期燃料温度を調節することにより減圧沸騰を生じさせ,ノズル内部からの気泡成長・崩壊が噴霧の微粒化・蒸気化を大幅に促進することを実証した.これらの結果から,低沸点・高沸点混合燃料を用いた人為的噴霧・燃焼制御法の可能性を示した.また,これらの効果が機関性能・排気特性に及ぼす影響を調べるため,混合燃料を実機関に適用した.この際,低沸点成分の混合割合および混合割合を一定とした条件の初期燃料温度をパラメータとした計測を行った.本実験から,低沸点・高沸点混合燃料では排出スモーク濃度を窒素化合物を同時低減することが可能であり,この傾向は低沸点燃料の混合割合を増すほど顕著となることを明らかにした.初期燃料温度を変更した場合,減圧沸騰現象における減圧度を調整することが可能となる.さらに,噴霧実験から,減圧度の増加により微粒化効果が加速度的に向上することが分かっている.実機関においても,初期燃料温度,すなわち減圧度の増大により,減圧沸騰噴霧は燃料消費率の改善,および大幅なスモーク排出濃度の低減を達成した.
また,さらなる混合燃料の噴霧・燃焼現象における解析手法を確立するため,KIVA3Vコードを用いた数値解析を行った.元来,KIVA3Vオリジナルコードは単成分燃料のみを対象としているため混合燃料の詳細な解析は困難である.そこで本研究では化学熱力学推算を組み込んだ多成分噴霧モデルを構築し,その計算結果が上記実験結果と同様な傾向を示すことを確認した.
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