| 研究概要 |
本研究では燃料の物理特性による混合気の空間的制御と燃料の化学的特性を用いた燃焼の時間的制御の双方を駆使することで,高効率・低エミッションを実現可能な燃焼法を構築する.その途上段階として,昨年度に引き続き単段燃料噴射による予混合圧縮着火(PCCI)燃焼の制御法を検討した。
特に本年度は,ディーゼル機関にとって最新の制御技術である可変動弁機構を想定し,機関圧縮比を変更した実機関実験を行った.この際,燃料の着火性を実験変数とし,高自着火性成分と低圧縮比の組み合わせが急速燃焼を回避し,高負荷への運転領域拡張を可能にすることおよび低いNOx排出量を維持しながら高い燃焼効率を得るに有利なことを明らかにした.ただし,一般の炭化水素燃料では,高自着火性成分ほど揮発性が低く,早期燃料噴射を要するPCCI燃焼にはこのような燃料の物理的性質が適さない.
一方,これまでの研究から,高自着火・低揮発性成分と低自着火・高揮発性成分からなる燃料は高揮発性成分による減圧沸騰噴霧の形成が可能であることがわかっている.さらに,本年度においては種々の光学計測から,混合燃料の減圧沸騰は早期噴射時ほど活発になり,着火・燃焼前の混合気濃度の均一化を促進することを確認した.また,実機関実験の結果から,この混合燃料は高自着火性成分支配の高い着火性を維持しながら,減圧沸騰による自在な混合気濃度分布の制御を可能にすることを明らかにした.その反面,単段燃料噴射による限界もおおよそ伺い知ることができたため,今後,多段燃料噴射を併用した制御の検討が必要である.
以上,その有用性を確認した減圧沸騰現象は噴孔内部において発泡・成長する気泡が制御因子である.そこで,広範囲な条件に対する気泡挙動を網羅するため,本年度は噴孔内キャビテーションを取り扱う数値解析コードを構築し,噴霧モデルとのカップリングの結果,実験値との良い一致を得る段階に至った.
|
