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KEIO UNIVERSITY. KEIO UNIVERSITY. 素反応数値計算による HCCI 機関の      燃焼位相と圧力上昇率の解析. 重豊健志. 研究背景. 目的. HCCI 機関. HCCI 機関のノッキング.  課題の一つである高負荷時におけるノッキングの原因の一つとして,急峻な筒内ガス圧力上昇が生じることが挙げられる.この急峻な圧力上昇を緩慢にし,圧力上昇率を低減させる方法として投入熱量を一定にして,吸気温度を変化することで燃焼時期をピストンによる圧力上昇率が負になる膨張行程に遷移させることで圧力上昇率を低減させる方法が考えられている.         

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KEIOUNIVERSITY

KEIOUNIVERSITY

素反応数値計算によるHCCI機関の      燃焼位相と圧力上昇率の解析

重豊健志

研究背景

目的

HCCI機関

HCCI機関のノッキング

 課題の一つである高負荷時におけるノッキングの原因の一つとして,急峻な筒内ガス圧力上昇が生じることが挙げられる.この急峻な圧力上昇を緩慢にし,圧力上昇率を低減させる方法として投入熱量を一定にして,吸気温度を変化することで燃焼時期をピストンによる圧力上昇率が負になる膨張行程に遷移させることで圧力上昇率を低減させる方法が考えられている.         

 しかし,吸気温度を変化させ,高い燃焼効率を維持しながら燃焼位相を遅延化させた際の圧力上昇率の低減効果については,定量的に評価されていない.そこで詳細な素反応を考慮したマルチゾーンモデルを用いて,吸気温度の変化に伴ったHCCI機関の燃焼位相と圧力上昇率の関係について解析を行った.

HCCI機関は着火が化学反応に依存しているため,高負荷時におけるノッキングの回避,低負荷時における失火および燃焼時期の制御などが課題とされている。

素反応数値計算方法

計算対象は,吸気弁が閉じた直後から排気弁が開く直前までの一回の圧縮・膨張行程中の閉じた系における作動ガスとした.素反応数値計算には,計算コードとして米国のSandia National Laboratoryで開発されたSenkinおよびCHEMKIN-IIを一部改良したものを用いた.0次元モデルを基本としたマルチゾーンモデルを構築した.図1にマルチゾーンモデルの概念図を示す.ゾーン間では熱量および化学種の移動はなく,ガス圧力が一様となるように体積を断熱変化させた.全ての化学種の気体は理想気体とし,エネルギー保存則および質量保存則を仮定して計算を行った.また,残留ガスおよび壁面への熱損失は考慮しない.

Fig. 1マルチゾーンモデルの概念図

Fig. 2吸気温度および投入熱量条件

素反応数値計算結果

Fig. 3DME, n-butane, Methane における吸気温度変化に対するCA50および最大圧力上昇率

2008 IIDA LABORATORY