新形式の既燃ガス掃気法・バルブシステムを用いたパルスデトネーションエンジンの実証

本年度は、パルスデトネーションエンジンにおける新たな既燃ガス掃気法として、液滴を燃焼器内へ噴霧することで既燃ガスを掃気する液滴パージ法(LIP法)を提案・実証した。1.液滴パージ法(Liquid-Purge Method、LIP法)の実証用試験装置を制作し・実証試験を行った。液体として、取り扱いが容易・安価な水を用いた。液滴噴霧には、高時間応答・高制御性を有する自動車用燃料インジェクターを用いた。燃料にエチレン、酸化剤に酸素を用いた。実証試験の結果、100Hz～350Hzでの安定したPDE作動を確認した。これにより、従来のバルブレスPDE運転モード[特願2010-148692]における燃料―酸化剤混合気の希釈を解決し、純酸素燃焼を実現した。また、高周波数作動の実証によって、液滴パージ法が高周波数作動PDEに応用可能であることを実証した。単気筒PDEにおける最高作動周波数350Hzは世界最高である。安定作動は、作動周波数・燃焼器体積によらず、パージ厚さ(蒸発した蒸気層の厚さを表わす特性長)のみで決定することが明らかになった。供給した液滴が全て飽和蒸気になったと仮定すると、1PDEサイクルあたり約60mm以上のパージ厚さがあれば、安定作動することが実験的に明らかになった。2.提案・実証した液滴パージ法は、従来のガスによる既燃ガス掃気とは異なる全く新しい掃気法であり、現在特許出願中[特願2013-001246]である。本方式によって純酸素燃焼・高周波数作動が可能であり、小型・高性能PDEを実現できると考えられる。

本年度は、パルスデトネーションエンジンにおける新たな既燃ガス掃気法として、液滴を燃焼器内へ噴霧することで既燃ガスを掃気する液滴パージ法(LIP法)を提案・実証した。1.液滴パージ法(Liquid-Purge Method、LIP法)の実証用試験装置を制作し・実証試験を行った。液体として、取り扱いが容易・安価な水を用いた。液滴噴霧には、高時間応答・高制御性を有する自動車用燃料インジェクターを用いた。燃料にエチレン、酸化剤に酸素を用いた。実証試験の結果、100Hz～350Hzでの安定したPDE作動を確認した。これにより、従来のバルブレスPDE運転モード[特願2010-148692]における燃料―酸化剤混合気の希釈を解決し、純酸素燃焼を実現した。また、高周波数作動の実証によって、液滴パージ法が高周波数作動PDEに応用可能であることを実証した。単気筒PDEにおける最高作動周波数350Hzは世界最高である。安定作動は、作動周波数・燃焼器体積によらず、パージ厚さ(蒸発した蒸気層の厚さを表わす特性長)のみで決定することが明らかになった。供給した液滴が全て飽和蒸気になったと仮定すると、1PDEサイクルあたり約60mm以上のパージ厚さがあれば、安定作動することが実験的に明らかになった。2.提案・実証した液滴パージ法は、従来のガスによる既燃ガス掃気とは異なる全く新しい掃気法であり、現在特許出願中[特願2013-001246]である。本方式によって純酸素燃焼・高周波数作動が可能であり、小型・高性能PDEを実現できると考えられる。