直噴式ディーゼル機関のエンジン性能、排出ガス特性の改善が可能な噴射ノズルの開発

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実機に使用されている直噴式ディーゼル噴射ノズルは、同一噴孔径の噴孔が複数本、鉛直下方、斜め方向に不規則に空けられている。そのため、噴霧の微粒化状態、噴霧先端到達距離（噴霧の貫徹力）が異なり、燃焼室内において、不均質な噴霧が形成され、燃焼特性、排出ガス特性に影響を及ぼしている。本研究は、単孔ホールノズルの噴孔部のみを改良し、同一面上に分割した複数本（4本）の噴孔から噴射させる多噴孔微粒化促進ノズルを開発してきた。ノズルの設計、測定の効率化から、主に大気圧雰囲気下における定常噴射実験により、噴霧特性、流量特性を測定し、本研究の目的を達成する諸元のノズルを見出し、実機とほぼ同じ雰囲気密度下において、間欠噴射時における噴霧の評価を行った。不具合が生じていた間欠噴射装置、噴射弁は、申請書に対処方法として挙げていたとおり、有識者［FCデザイン（株）］の教示により、平成27年度に一新し、稼働確認、測定結果の信ぴょう性の確認も終えており、主に間欠噴射実験を行い、設計したノズルの評価を行った。その結果、実機シリンダ内に噴射した際、支障がない噴霧先端到達距離が得られ、これまでに設計したノズルよりも噴霧半径方向に大きく広がる噴霧（市販のノズルの約3倍）が得られた。また、平成27年度後半に導入したコモンレール式多段燃料噴射装置を既存のエンジンに装着し、エンジンの回転数を約2000 rpm、燃料の噴射圧、噴射期間および噴射タイミングをそれぞれ120 MPa、0.510 msおよび710°に固定し、負荷を全負荷から、1/4負荷ずつ変化させた時の主なエンジン性能項目を測定した。その結果、3/4負荷時に正味熱効率が最も高く（20数 %）、燃料消費率が最も低く（約400 g/kW・h）なった。なお、正味熱効率が20数 %であり、実機よりも低いため、燃料の噴射パターン等を変化させ、改良する必要がある。