| 研究概要 |
プラズマジェット点火は高エネルギー密度の噴流による点火方法であり, 広範な領域を少ない遅れ時間で発火させることができる. 本研究では, プラズマジェット点火方式を, 水素を燃料とする直接噴射式火花点火機関に適用し, 高効率安定燃焼を実現するための基礎的研究を行った. この目的達成のため, プラズマジェット点火源の特性を調べる研究と水素噴流の燃焼特性に及ぼす点火位置・時期の影響を調べる研究を行って, 流動系へのプラズマジェット点火の適用について検討した. プラズマジェット点火源については, 燃焼系への適合性を明らかにするため点火源構造, 燃焼室形状, 供給エネルギー量の影響を詳細に調査してつぎのような特徴を明らかにした.
1)噴流の早さ, 方向, エネルギーなどの制御により最適化をはかる自由度が大きい点火方式である.
2)初期火炎形成が迅速であるため発火時期制御が容易である.
3)壁面から離れたところで点火できるなど, 電極露出型点火栓と大きく異なる特性を備えている. 直接噴射式成層燃焼方式では, 燃料噴流の混合過程と点火位置・時期の関係が重要であり, エンジン燃焼室を模した旋回流場での噴流挙動と燃焼特性を調査した. その結果, 噴口径が小さい場合には希釈が速いため, 噴口に近い位置で早期に点火し拡散燃焼形態とすることが有利であり, 一方噴口径が大きい場合には噴口から離れた位置で適当な時間遅れで点火する方が最高燃焼圧力を得るが, 希釈進行による燃焼効率低下は避け難い. 最適点火位置と濃度の関係を明らかにするため低温度熱戦方式の濃度ブローブによる測定を行って噴流境界部での希釈進行過程を明らかにし, 最適点火位置と時期は, 燃焼不能となる希薄域が形成される以前に, 燃料が分布する領域全域での火災形成を可能にする選定が必要であることを明らかにした. 今後この点火方式を実用機関に適用し, 水素噴射成層機関の実用化試験を実施したい.
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