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)マツダ技報ここで,式(4)中のdHinは,比熱比κを用いて,式(6)で表すことができる。dHin1 ?? ?VdP? ? PdV? ?1? ?1式(5),(6)の定圧比熱Cp,比熱比κは,吸入ガスの成分より算出できるため,式(6)は圧力計測結果から求まり,式(4)も求まる。更に,式(5)の右辺はTinを除くと吸気流量測定結果から求めることができる。同様に,筒内から排気ポートを通じて排気される質量をMExhaustとすると,以下のようになる。MHHExhaustexex??EC(6)? dm d?(7)ECEOex? dH d?(8)EOex? M ? C ?T(9)ExhaustPexここで,排気される質量Mexhaustは,燃焼過程でピストンリングからの漏れがないと仮定すると,mairとmfuelの和であり,式(7)の左辺及び,式(9)の右辺は,吸気流量計測から求めることができる。また,式(7)の右辺及び,式(8)の右辺は,圧力測定結果から求めることができる。従い,式(1)~(9)で特定できない変数は,残留ガス質量mres,吸気流入係数Ccfin,排気流入係数Ccfex,吸気温度Tin,排気温度Texである。一方,今回計測した筒内圧力は,相対圧として計測しており,絶対圧補正が必要である。通常は,吸気管圧力の絶対圧計測値で補正するが,吸気行程時の筒内圧力Pの値は,吸気脈動等で変動することが多く,精度の確保が困難である。そこで,前述の未特定変数と同様に絶対圧補正値Pcorrectを未特定変数として扱い,その特定のために,新たに誤差変数erを式(3),(4),(5),(7),(8),(9)を用いて,以下に示す式(10)で定義した。ererererICdmd?? MinIntakeIO0 ,? ?? ?ECEOdmexMMIntaked?? MExhaustExhaust1,? ?ICIOdHind?? MMIntake?CIntakep?T?Cinp?T2,? ?ECEOdHexd?? MMExhaustExhaust? Cp?T? Cexpin?T3,32E ? ? eri(10)i?0exIn-cylinder gas temperature [K]この誤差変数erの二乗和Eが0となるように非線形最小二乗法を用いた繰り返し計算を行えば,前述の未特定変数を求めることができる。これにより,残留ガス質量mresの真値を特定し,筒内質量mと筒内ガス温度Tの算出を行った。その結果を一例としてFig. 2に示す。16001200800400In-cylinder mass [g]0.50.40.30.20.10.0-360 -270 -180 -90 0 90 180 270 360Crank angle [degATDC](a) In-cylinder mass results0-360-270-180-90090180270360Crank angle[degATDC](b) In-cylinder temperature resultsFig. 2 Calculation Results of In-Cylinder Mass andTemperature3.実験結果と考察3.1 O3添加時の低温燃焼特性と排気性能本稿では,筒内ガス温度を低下させる方法として,冷却水温度(以下,Tw),潤滑油温度(以下,Toil)を低下させる手段をとった。筒内ガス温度を低下させた場合,通常,着火性や排気性能の悪化を伴うため,着火開始前筒内ガス温度とO3添加濃度をパラメータとし,THC(Total hydrocarbon),一酸化炭素(以下,CO)の排出特性を調査した。O3濃度は80ppmとし,Tw,Toilは,それぞれ,Tw/Toil =353/353K,333/333K,313/313K,303/303Kとした。また,エンジン回転速度1000rpm,吸気管圧力(絶対圧)101kPa,吸気管温度(Fig. 1サージタンク内温度)308Kは,固定とした。なお,失火限界は,300サイクル無失火,最大圧力上昇率dP/dθmax限界は,2.0MPa/deg以下とした。排気特性結果をFig. 3,4に示す。O3濃度80ppm添加時はTw/Toil = 303/303Kまで低温化しても,Tw/Toil = 353/353KのO3添加なしに対―157―