| 研究概要 |
局所的に光エネルギを集中させると,分子が原子に,さらにイオン化されプラズマ状態になる.プラズマ中のラジカル類が着火源となり,可燃混合気であれば燃焼反応へと移行する.本研究ではレーザ着火法による着火メカニズムの解明を目的としている.まず,メタン〜空気層流予混合気のレーザ着火過程をシュリーレン撮影にて観察し,次に,レーザ着火の初期段階であるレーザ誘起プラズマの生成過程に注目して高時間,高空間分解能を有する直接高速撮影と特徴スペクトルの分光計測による時系列計測を行った.また,プラズマ消滅後の火炎核形成過程において,当量比や入射エネルギを変化させた場合の最小着火エネルギ,火炎核膨張速度の相関性を求め,以下の知見を得た.(1)レーザ着火における着火過程は,ブレイクダウンによるプラズマ生成過,衝撃波伝ぱ過程,火炎核形成過の3つの過程が確認できた.(2)レーザ誘起プラズマの生成過程における直接撮影の結果,レーザ軸方向に細長い楕円状のプラズマ形状であり,レーザ照射側において強い発光が観られ,約15μsまで発光が確認できた.(3)レーザ誘起プラズマの生成過程における多点局所分光計測より,時間経過に伴い発光スペクトルの発光状態の変化が確認できた.(4)レーザ入射エネルギによる火炎核形成過程の変化が観察でき,その影響は主に火炎核形成過程の初期過程にある.
また,エンジン排気ガス計測へLIBS(レーザ誘起ブレイクダウン分光法)システムを適応し,以下の知見を得た.(1)本LIBSシステムにより,エンジン排気ガスでの発光スペクトルを計測することができた.(2)レーザ誘起プラズマの生成過程における時系列分光計測により,連続スペクトル,イオンスペクトル,原子スペクトル,分子スペクトルへと発光状態が遷移していく過程を観察できた.(3)A/FとCI/OI,H_α/OIの発光強度比に良い相関が見られた.
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