| 研究概要 |
本研究では,燃料の物理・化学的特性を積極的に活用し,燃料の噴霧・混合気形成過程,その後の燃焼過程にいたるまでを包括的に制御し,圧縮着火機関における高効率・低エミッション化を実現し得る新燃焼法の構築を目的としている.昨年度までの研究により高沸点成分燃料に低沸点成分燃料を混合させることにより,早期噴射時においても未蒸発燃料の壁面付着の抑制をしつつ,自在に燃料の着火性を選択できることが示された.また,燃焼室内の混合気形成過程における時空間的な自由度向上のため,筒内直接二段噴射,吸気管内噴射と筒内直接噴射の二段噴射を行い,燃焼・排気特性を調査した.この実験では,混合気形成過程の制御による高効率かつ低公害な燃焼法の有用性を示した.
そこで,本年度は混合気濃度の時空間制御に関し更なる知見を得るため,二段噴射実験をし,燃焼室内の可視化を行った.一段目噴射は,低スモーク・低NOxに有効な希薄予混合気の形成を目的とし,二段目燃料噴射の時期および噴射量割合を変化させることで筒内に形成される混合気に意図的に不均一性を与え混合気濃度を任意に変化させた.また燃料の着火性を変化させることにより,化学反応特性が燃焼に与える影響を併せて調査した.
これらを変数とした実機関および可視化機関の結果より,二段目に噴射された燃料により形成された比較的濃い混合気を離散的に筒内に配置し,燃焼室内において時空間的に分散した燃焼をさせることで緩慢な燃焼が得られることが明らかになった.また低温酸化反応が活発な燃料ほど,少量の二段目噴射量で燃焼が緩慢化したため,二段目噴射に起因したNOx排出に対し有利であることがわかった.
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