燃料噴射圧力がインジェクタ内流れに与える影響

59

60 0.36ms

0.48ms

0.60ms

0.70ms

Fig. 3-21 Comparison of velocity on the Z=0 plane under different injection pressures (m/s)

61

図3-22に6MPaと10MPaの二種類の噴射圧力でのZ=0断面のZ方向速度を比較する。予 想と同じように、噴射圧力を下げるとともにZ=0断面のZ方向速度は小さくなる。噴射終 了段階までZ=0断面のZ方向速度の分布は同様の傾向である。噴射終了段階において、6MPa の噴射圧力の場合にはZ=0断面のZ方向最高速度がSAC容積の上部にあり、10MPa噴射圧 力の場合にはZ=0断面のZ方向最高速度がSAC容積の中下部にあった。

Injection pressure 10MPa Injection pressure 6MPa

0.12ms

0.24ms

0.36ms

62 0.48ms

0.60ms

0.70ms

Fig. 3-22 Comparison of velocity of Z-direction on the Z=0 plane (m/s)

図3-23に6MPaと10MPaの二種類の噴射圧力の場合のY=-6×10^-4m断面の速度を示す。

前述のように6MPaの噴射圧力での速度は10MPaの噴射圧力の結果より小さかった。噴射 の始まる時では、二種類の噴射圧力のインジェクタ内流れは、Y=-6×10^-4mの断面の周方向 速度に不均一性が見られた。噴射とともにY=-6×10^-4mの断面速度は徐々に周方向に均一と なった。噴射終了段階において、二種類の噴射圧力でのY=-6×10^-4m断面の半径方向の速度 は増加するものの、速度分布は異なる。10MPa の噴射圧力では外側部分の半径方向速度が 大きくなり、6MPa の噴射圧力では噴射終了段階で Y=-6×10^-4m 断面の中心部の速度が 10MPaの場合より大きい。

63

Injection pressure 10MPa Injection pressure 6MPa

0.12ms

0.24ms

0.36ms

64 0.48ms

0.60ms

0.70ms

Fig. 3-23 Velocity on the Y=-6×10^-4m plane under different injection pressures

図3-24に6MPaと10MPaの二種類の噴射圧力におけるY=-1.2×10^-3m断面の速度の比較を 示す。噴射開始段階ではY=-1.2×10^-3m断面の半径方向速度は小さい。噴射時間とともに半 径方向速度は徐々に大きくなった。噴射開始段階以外では二種類噴射圧力での速度の傾向 はほぼ同じであり、周方向速度の数値の不均一性が見られた。

65

Injection pressure 10MPa Injection pressure 6MPa

0.12ms

0.24ms

0.36ms

0.48ms

66 0.60ms

0.70ms

Fig. 3-24 Velocity on the Y=-1.2×10^-3m plane under different injection pressures 図3-25と図3-26に二種類の噴射圧力に対する二つの断面のVRを示す。図より以下の二 つのことが明らかになった。第一は、同じ噴射圧力であっても異なる断面ではVRが異なる ことである。インジェクタホール中のVRはSAC容積で小さい。インジェクタの下流の部 分は、SAC 容積とインジェクタホールの整流作用が原因で VR が大幅に低下している。こ れも噴霧角が小さくなる原因である。第二は同じ断面において異なる噴射圧力のVRはお互 いに傾向が同じになることである。燃料噴射圧力が各断面のVRに与える影響は小さく、イ ンジェクタの設計がVRに対する重要なパラメータだと言える。

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

velocity ratio

time (ms)

10MPa 6MPa

Fig. 3-25 Velocity ratio on the Y=-6×10^-4m plane under different injection pressures

67

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

velocity ratio

time (ms)

10MPa 6MPa

Fig. 3-26 Velocity ratio on the Y=-1.2×10^-3m plane under different injection pressures 図 3-27 は Y=-1.2×10^-3m 断面における二種類の雰囲気圧力での平均速度を示している。

10MPa の噴射圧力での平均速度は 6MPa の噴射圧力より大きい。その原因は、理論的に噴

射速度がインジェクタの入口と出口の圧力差の平方根に比例するためである。

0 20 40 60 80 100 120 140

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

velocity (m/s)

time (ms)

10MPa 6MPa

Fig. 3-27 Average velocity on the Y=-1.2×10^-3m plane under different injection pressures 図3-28に二種類の圧力条件での噴射率を示す。図3-27が示した出口の噴射速度は、6MPa の噴射圧力の噴射率の方が10MPaの噴射圧力条件の結果より小さくなった。

0 2 4 6 8 10 12 14

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

injection rate (cc/s)

time (ms)

injection pressure 10MPa injection pressure 6MPa

Fig. 3-28 Injection rate under different injection pressures

68

図3-29に二種類の噴射圧力条件でのZ=0断面のキャビテーションの分布を示す。結果か ら、噴射圧力はインジェクタホールのキャビテーション分布に影響を与えることが分かる。

噴射開始段階に6MPa噴射圧力のキャビテーション分布は10MPa噴射圧力と似ており、イ ンジェクタホール壁の付近だけにキャビテーションがある。一方、噴射時間とともに、ホ ールの出口中心付近にキャビテーションが生じ、発生したキャビテーションは時間ととも に大きくなる。6MPa の噴射圧力でのキャビテーション分布は 10MPa の噴射圧力と異なる ところは三つある。第一に10MPaの噴射圧力ではインジェクタホール壁付近のキャビテー ション分布が開始から終了までほぼ同じであり、6MPaの噴射圧力では噴射時間とともにイ ンジェクタホール壁付近のキャビテーションの範囲が小さくなることである。第二に6MPa の噴射圧力におけるインジェクタホール中心のキャビテーションは10MPa噴射圧力の場合 より小さくなることである。第三に終了段階での6MPaの噴射圧力条件ではインジェクタ中 のキャビテーションがSAC容積の上部にあり、10MPaの噴射圧力条件ではインジェクタ内 のキャビテーションはSAC容積とインジェクタホールの中下部分にあることである。

Injection pressure 10MPa Injection pressure 6MPa

0.12ms

0.24ms

69 0.36ms

0.48ms

0.60ms

0.70ms

Fig. 3-29 Cavitation distribution under different injection pressures

70

図3-30にY=-1.2×10^-3mの断面のキャビテーション率を示す。それによると、噴射圧力が 高い場合、インジェクタの出口付近にキャビテーションを形成しやすいことが明らかにな った。

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

ca vita tio n ra tio

time (ms)

injection pressure 10MPa injection pressure 6MPa

Fig. 3-30 Cavitation ratio under different injection pressures