高応答・高範囲噴射率制御によるクリーンな間欠噴霧燃焼実現のための基礎解析研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450084
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 松井 幸雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50301172)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 修二 日産自動車(株), 総合研究所, 研究員 ; 小酒 英範 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50225413)
• Keywords: 燃料噴射系 / コモンレール / 間欠噴射 / 噴射率制御 / 着火遅れ期間 / 非定常拡散燃焼 / ディーゼル機関 / 急速圧縮装置

Research Abstract

噴射率選定自由度及び制御応答性に優れた燃料噴射系であるコモンレール式を基本に、本年度は噴射特性の改良検討を中心に進めた。具体的には、昨年度に開発した増圧ユニットのシミュレーションに加えて、系の構成全要素の影響が机上チェックできる噴射系シミュレーションを作成し、まず数値実験によるパラメトリックスタディを実施した。その結果、コモンレールやそれとインジェクターを接続する高圧管に関しては、容積や全長などの設計因子は単発噴射に於ける噴射率には、殆ど影響を及ぼさないが、ニードル弁ロッド上部に設けした制御部容積、それの流路出入口を形成するオリフィス径の寸法は、噴射率波形や噴射量に多大な影響をもたらすことを明らかにした。
噴射系仕様を最適化するとともに、燃焼解析実験に供する急速圧縮膨張装置については、それ用の燃焼室を新たに設計試作し、また、主要な実験パラメータである圧縮比の設定幅を増すためのストローク拡大改造を行なった。しかる後に、今年度は、ノズル仕様が噴霧燃焼の燃焼室壁面への熱損失に与える効果を急速圧縮膨張装置を用いた燃焼実験で明らかにする事を主眼に、ノズルの噴孔径・噴孔数・噴射方向などが燃焼効率と熱損失割合に与える効果の定量的な把握を試みた。その結果、噴霧火炎と燃焼室壁面を接触を極力回避することを狙い、小噴孔径化と噴孔数増加を組み合せると、熱損失は減少するものの、各噴霧間の干渉に起因すると考えられる燃焼効率の低下が見られること、この燃焼効率低下を避けるために、噴射角度の異なる噴孔2種を組み合せた二段型ノズルでは、燃焼効率は改善するが、逆に熱損失割合は顕著に増大するなど興味深い実験的事実を得ている。

Research Products

• [Publications] H.Kosaka,V.H.Drewes,L.Catalfamo 他3名: "Two-Dimensional Imaging of Formaldehyde Formed During the Ignition Process of a Diesel Fuel Spray"SAE Technical Paper Series. 2000-01-0236. 1-13 (2000)
• [Publications] T.Minagawa,H.Kosaka,T.Kaminoto: "A Study on Ignition Delay of Diesel Fuel Spray via Numerical Simulation"SAE Technical Paper Series. 2000-01-1892. 1-11 (2000)
• [Publications] 小酒英範,V.H.Drewes,L.Catalfamo,飯田訓正,神本武征: "非定常噴霧内のホルムアルデヒドの2次元可視化"日本機会学会論文集(B編). 66・647. 1905-1911 (2000)