| 研究課題/領域番号 |
61550164
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
小野 信輔 九大, 工学部, 教授 (80037738)
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| 研究分担者 |
川野 英昭 九州大学, 工学部, 助手 (30037915)
花田 邦彦 九州大学, 工学部, 助手 (30037874)
村瀬 英一 九州大学, 工学部, 助教授 (60150504)
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| キーワード | プラズマジェット / 成層燃焼 / 内燃機関 / 水素 / 点火エネルギー / 希薄燃焼発火 / 噴流 / 拡散 |
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| 研究概要 |
気流中に噴射された水素噴流の発火及び燃焼特性を、噴射及び流動条件との関係で調査すると同時にプラズマジェット点火源の特性について検討した。
気流中に噴射した水素噴流の光学的観測により幾何学的な噴流形状の相似条件を求め、噴流への点火時期及び点火位置の検討を行って、燃焼時間短縮及び燃焼効率向上のための最適条件を調べた。水素の場合、着火性がよく、またかなりの過濃混合気でも着火できるので、点火そのものは位置や時期によらず比較的容易であるが、噴流の希薄化が速いため、噴口直径の影響を大きく受けて燃焼特性が変化することが判った。すなわち、小口径の場合には噴流直後での早期点火が有効で高燃焼効率が得られるが、大口径の場合には燃焼高率については同傾向であるものの、噴流内部への空気導入の遅れのため、一定形状の燃焼室での燃焼特性が大きく変化する。また火炎噴流形状と壁面相互の関係で熱損失が大きく支配され、高燃焼効率と最高圧力達成度が必ずしも同じ関係ではなく、最適燃焼に関しては、幾何学的形状の相似条件などおさえるべき他の因子の影響も大きいことが判った。
プラズマジェット点火源については、その構造と付加エネルギーについて検討し、初期の燃焼促進作用は初期火炎域を格段に拡大すると同時に火炎成長遅れを著しく短縮する効果すなわち初期火炎形成が速いということは、希薄化の速い水素噴流の燃焼制御に適していることが明らかになった。また、プラズマジェットの初期燃焼促進効果について定量的検討を加え、プラズマジェット形成部分の寸法と付加エネルギーに依存した一定の関係を見出した。
燃料噴流の拡散過程の影響を調べるため、小容器でも過薄域が実現できるメタン噴流についてもその燃焼特性を調べ水素噴流の希薄化部分の形成過程と燃焼特性変化を予測し、過薄部分で早期に広範囲に点火できるプラズマジェットの有効性を明らかにした。
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