| 研究概要 |
本研究では,燃料設計手法を用いた,ディーゼル機関における高効率・低エミッション燃焼法の構築を目的としている.特に,本年度は早期燃料噴射を用いた予混合圧縮自着火燃焼方式に着目し,燃料設計手法による噴霧燃焼制御の第一段階として,早期噴射時の二成分混合燃料噴霧の基礎的特性を調べた.
まず,室温雰囲気場における混合燃料の噴霧観察を行なった.ここで,低沸点・高沸点成分の混合組成は,圧力-温度線図上に気液の混在する二相領域を形成し,低沸点成分の割合が増すことで,二相領域はより低温・高圧側に移行する.そのため,ノズル内部流れのような局所的に圧力が降下する領域では,燃料の条件が二相領域内,あるいはそれ以下に至り,キャビテーション気泡の生成・成長が助長される.そのため,本研究においても,低沸点成分を含む混合燃料を用いた場合,高沸点成分単体に比して,低針弁リフト時の噴霧円錐角が増大することが分かった.さらに,ノズルのごく近傍における拡がりに燃料間の差異がない高針弁リフト時においても,比較的下流部では,キャビテーションの生成に起因すると考えられる拡がりが確認でき,蒸発の影響が少ない雰囲気条件下においても,低沸点成分の混合は,噴霧の半径方向への拡がりを促進することを明らかにした.加えて,実機関における早期噴射を想定した温度・雰囲気密度場において,噴霧内部に存在する燃料過濃領域をレーザシート光撮影により測定し,混合燃料の蒸発特性を調べた.その結果,燃料噴霧の条件が先述の二相領域に到達することで,活発な蒸発を生じることを確認した.
以上の結果より,二成分混合燃料の飽和蒸気圧を考慮することで,早期噴射時においても,混合気形成過程を制御可能であることが分かった.
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