中負荷の混合気形成のシミュレーション

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以上の気流速度数値シミュレーション結果によると、スワールインジェクタを用いた点 火室付きガソリン筒内直噴エンジン燃焼システムでは、3000rpmの回転速度の場合に吸気行 程に行う主噴射に対して適切な気流速度が実現できており、圧縮行程に行うコントロール 噴射に対しても適切な気流速度があることが分かる。

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120ºCA ATDC 130ºCA ATDC

Fig. 5-8 Spray of the main injection under middle load (the first injection)

図 5-9 にコントロール噴射をせずに吸気行程に主噴射を行った場合の筒内混合気の当量 比を示す。残留燃料の影響により吸気行程では点火室中の濃度が高い。圧縮行程では主燃 焼室の希薄混合気は点火室で圧縮され、点火室の混合気が次第に薄くなっていく。主燃焼 室中の燃料は筒内気流の作用により希薄混合気を形成する。圧縮後期では点火室中の混合 気が薄くなるため、点火室中の混合気濃度は安定的な点火に対して不十分な結果となった。

96ºCA ATDC 140ºCA ATDC

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120ºCA BTDC 40ºCA BTDC

30ºCA BTDC 20ºCA BTDC

Fig. 5-9 Fuel equivalence ratio of the main injection under middle load (the first injection) 図5-10に中負荷のコントロール噴射を示す。これは主噴霧よりも後の二回目の噴射であ る。噴射初期に点火室にある燃料は少ないが、噴射と同時に点火室中の燃料量は増加し、

点火室中で混合気を形成する。一方、主燃焼室まで到達した燃料液滴は主燃焼室で微粒化 して混合気を形成する。

106ºCA BTDC 104ºCA BTDC

106

101ºCA BTDC 99ºCA BTDC

94ºCA BTDC 70ºCA BTDC

Fig. 5-10 Spray of the control injection under middle load (the second injection)

図5-11にコントロール噴射を行った後の筒内混合気当量比を示す。この場合、コントロ ール噴射の前に点火室と主燃焼室中に噴霧と混合気はすでに存在する。しかしながら、図 5-9に示したようにコントロール噴射をしないと点火プラグの近傍で点火できる混合気は形 成されない。一方、コントロール噴射を行うことにより点火室内の混合気濃度は増加する。

コントロール噴射を行った後、主燃焼室中の希薄混合気は点火室に入り、点火室中の混合 気濃度は徐々に小さくなる。圧縮行程の30ºCA BTDCから10ºCA BTDCまでの間に、点火 プラグ近傍と点火室中の広い範囲に 1～1.5 の当量比の混合気がある。すなわち、コントロ ール噴射により点火室に点火しやすい混合気を形成するとともに、主燃焼室の混合気濃度 を増加しエンジンの負荷を調整することができる。

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100ºCA BTDC 90ºCA BTDC

80ºCA BTDC 70ºCA BTDC

60ºCA BTDC 50ºCA BTDC

40ºCA BTDC 30ºCA BTDC

20ºCA BTDC 10ºCA BTDC

Fig. 5-11 Fuel equivalence ratio of the control injection under middle load (the second injection)

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