TOP ＞ バックナンバー ＞ Vol.13 No.9 ＞ CI機関・水素機関
松島ら(1)は、燃焼変動が燃費に及ぼす影響に着目し、変動を制御するプラントモデルの作成とコントローラを設計し、予測検討と検証試験を実施した。本稿では研究的な予測解析を行うため、燃焼変動の変化を捉えやすい内部EGRを用いたHCCI燃焼により行った。燃焼変動によるサイクル間ダイナミクスを、前サイクルの状態が次サイクルの燃焼に影響を与える作用と定義する。一例として、試験で得られた6サイクルの変動を解析した結果、前サイクルの燃焼結果が内部EGRの未燃分として次サイクルの着火時期や発熱量に影響していると仮定できることが得られ、これをモデル構築した。モデルをコントローラに実装し、MFB50に標準偏差0.5[deg.CA]のガウスノイズを加えることで、GT-Powerによる計算ではMFB50とIMEPの関係において、実験と同様の左回りの周期的な結果を得た(図1)。作成したコントローラを用いた実機試験では、燃焼変動を燃料噴射量で調整した結果、変動の低減が図示燃費と排気ガス性能に対し、大幅に改善することを示唆できた(図2)。
佐久間ら(2)は、水素エンジンの高出力化には欠かせない筒内直接噴射において、重要な要素である短時間で十分な混合気の均質度を得るための噴流コンセプトをCFDにより検討した。IVC後の噴射から上死点付近の点火までの短い時間での均質度向上には、燃料の輸送と拡散が重要である。本コンセプトは、水素が液体燃料と違い、気体で壁面付着しないことを考慮し、水素噴流をヘッド中央部より鉛直下向きに噴射し、噴流でピストン摺動方向、スワールで周方向への輸送と拡散効果を得ることで、短時間均質混合を狙う。噴孔は単孔と２孔を検討し、1噴霧当たりの貫徹力、運転条件による噴射角度調整、流動による干渉、S/B比によるロバスト性の観点から、単孔での鉛直噴射に優位性が有ると判断した(図3、図4、図5、図6)。得られた結果を元に噴流指針を考察し、高貫徹噴流で縦渦の乱流エネルギーの強化と、噴流干渉防止を工夫することで、さらなる本コンセプトの高い効果を期待する。
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