強い乱れ場における火花点火機構の解明

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本研究は希薄燃焼が指向されている火花点火機関の燃焼室内を念頭におき、強い乱れ場における火花点火機構を物理的側面から解明することを目的に実施されてものであり、以下の成果が得られた。1.火花間隙部の乱れ強さ、乱れスケールを熱線流速計およびレーザードップラー流速計(LDV)を用いて求めた。LDVはビームを2系統に分け、2点同時測定ができるように光学系を改造してセットすることにより、データ収集および処理の迅速性ならびに信頼性の向上に有効であった。2.乱れ場における火花放電後の火炎核の成長過程を、瞬間シュリーレン写真および高速度シュリーレン写真として記録、解析し、乱れ強さと火花成分が火炎核の成長形態に及ぼす影響を把握した。成長形態の解析に当たり、画像処理手法を応用することが有用であることがわかった。3.火花エネルギー成分を変化させ、50%点火確率時の火花エネルギーを測定し、点火性を評価した結果、容量成分と誘導成分には最適な比率の存在することが示唆された。4.実験結果を初期条件として、2次元数値シミュレーションを行い、火花間隙部の温度場、速度場を推定すると共に、点火に要する最小点火エネルギーを評価した結果、定性的に実験結果を裏付けることが確認された。5.電極直径および火花間隙と最小点火エネルギーの関係を調べた結果、両者には密接な関係のあることが分かった。すなわち、最小点火エネルギーは電極の冷却効果と乱れの抑制効果のかねあいで定まることが示唆された。