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Vol.15 No.4

SI燃焼1
野口 勝三
Katsumi NOGUCHI
エンジンレビュー編集委員/ 本田技研工業株式会社
JSAE ER Editorial Committee / Honda Motor Co.,Ltd.

講演紹介(1)SIエンジン高EGR場の着火安定性予測に向けた放電モデルの構築

 安達ら(1)は、火花の短絡・再放電が火炎核形成に及ぼす影響を解析し、それを新しくモデル化することでEGR限界の予測技術を構築している。
 内燃機関の熱効率向上を行う際、高EGR燃焼は有効な技術で、その着火メカニズムの解明が重要である。リスクコントロールマトリクスを用いた、プラグ近傍流速およびEGR率の変化に対する点火成功確率を表1に示す。その条件1、2、3、における放電経路長lspkを図1に、無次元火炎核半径の最大値Rmaxの時系列変化を図2に示す。条件1よりEGR率を増加した条件2はRmaxが小さいため、火炎伝播に移行せず消炎する。さらに条件2からプラグ近傍流速を小さくした条件3は、短絡が発生しにくいため火炎核が一塊になり火炎伝播に移行する。図3に可視化結果と本モデルの計算結果を示す。本モデルは、EGR率の変化に対する着火性の変化を再現でき、火炎核半径に閾値を設けることで、EGR限界を予測可能であると報告があった。この新しい予測手法は、内燃機関の開発に有益である。

講演紹介(2)アンモニア燃料エンジンの点火エネルギー強化による燃焼評価

 アンモニアはカーボンフリー燃料として注目されている。しかしながらその燃焼速度は遅く着火温度が高いため、助燃材として水素との混合燃焼が有効である。泉ら(2)は、車上での水素生成に起因する課題を解決するため、必要水素量の削減を目指し、点火系の強化に焦点を当て、各種運転条件下でのアンモニア燃焼評価を行った。本研究で得られた知見は以下である。表2の①~⑤の仕様にて試験を行い、アンモニアで安定した初期火炎を得るためには、初期の高放電電流が有効であり、初期火炎の保持・成長には長期放電時間が必要である(図4)。そして強力点火により燃焼期間が短縮され、燃料消費を削減できると述べた。さらに点火エネルギーの強化により、アンモニア100%運転の可能性を見出すことが出来、助燃材の水素必要量を削減可能だと説明した。課題としてアンモニアエンジン実用化のためには、超高エネルギー点火コイルや高耐電圧スパークプラグの開発、少量の水素供給システムの実装が必要と報告があった。実用化に向けた今後の更なる調査・検証・現象の解明に期待したい。

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【参考文献】
(1) 安達 龍、菅沼 邦彦、小岩 賢司、中谷 辰爾、任 方思:SIエンジンにおける高EGR場の着火安定性の予測に向けた放電モデルの構築、第35回内燃機関シンポジウム予稿集(2024.12.10-12)、講演番号45
(2) 泉 光宏、楠原 功、木村 裕幸、山尾 明宏:アンモニア燃料エンジンの点火エネルギー強化による各種運転条件での燃焼評価、第35回内燃機関シンポジウム予稿集(2024.12.10-12)、講演番号46