ブックタイトルマツダ技報　2013 No.31

概要

マツダ技報　2013 No.31

No.31(2013)マツダ技報論文・解説28オゾン添加によるガソリンHCCI低温燃焼特性の改善Improvement of Low Temperature Combustion Characteristics inGasoline HCCI Engines Associated with Ozone髙橋巧朋*1清末涼*2山下洋幸*3Yoshitomo Takahashi Ryo Kiyosue Hiroyuki Yamashita要約ガソリン圧縮予混合自己着火(Homogeneous Charge Compression Ignition,以下,HCCI)エンジンは低温燃焼により,冷却損失が低減することが知られている。本稿では,更なる低温燃焼を目指し,自己着火温度の低下を試みた。通常のHCCI燃焼において,自己着火に至る筒内ガス温度を低下させていくと,着火性や未燃排出ガスの悪化を伴う。これらの問題に対して,吸入ガスへのオゾン添加が有効であることが他の研究で報告されている。しかし,これらの中には,自己着火温度の低下量や排気改善の要因分析を明示したものが見受けられない。そこで,排気性能及び,自己着火温度に対するオゾンの効果を単気筒エンジンで確認し,更に排気改善要因を化学反応速度理論に基づく化学反応計算(以下,詳細化学反応計算)を用いて明らかにした。SummaryGasoline HCCI engine is a well-known approach to realize low-temperature combustion so as toreduce cooling loss. This study aims at lowering auto-ignition temperature to further decrease thecombustion temperature. The low-temperature combustion generally causes deterioration inignitability and unburned exhaust emissions. To break through these issues, other studies reportedthat ozone added to intake air is effective on ignitability and exhaust emissions. However, there areno studies which clarify the auto-ignition temperature and the reason of exhaust emissions reduction.In this study, auto-ignition temperature and emissions reduction were confirmed under lowtemperaturecondition with use of a single cylinder engine. And the mechanism of exhaust emissionsreduction was also clarified with a chemical kinetics model.1.はじめに地球温暖化,エネルギー資源問題に対応するため,内燃機関の高効率化が強く求められている。この要求に応えつつ,低公害を実現する手法として,ガソリンHCCIに代表される低温燃焼技術が知られている。筆者らは更なる低温燃焼が実現できれば,冷却損失低減により図示効率が大幅改善する可能性を示している(1)。ガソリンHCCIは希薄燃焼限界が高いため,数ppm以下までNOx排出を抑制したうえで,比熱比向上による熱効率向上が可能であるが,自己着火開始前の筒内ガス温度が低い条件では,着火性や未燃排出ガスの悪化を伴う。この対策として,吸入ガスにオゾン(以下,O3)添加することで,低吸気温でも着火性,排気性能が改善するという研究が行われている(2)(3)(4)。しかし,これらの研究には,吸気管内温度の低下量や排気改善結果が示されているものの,自己着火温度そのものの低下量や排気改善要因分析を明示したものが見受けられない。そこで,本稿では,O3添加時の自己着火温度及び排気性能を単気筒エンジンで評価するとともに,排気改善要因の検討を詳細化学反応計算にて行った。2.実験装置及び温度解析2.1実験装置評価に用いた単気筒エンジンの装置概略をFig. 1に,基本諸元をTable 1に示す。Fig. 1中Aに示す燃料気*1~3技術研究所Technical Research Center―155―