マツダ技報 2020 No.37
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m orf (3) 予熱混合気と,火炎核の影響を受けていない混合気(以下,新規混合気)を撹拌し,次計算行程のHCCI Engine Simulator用初期混合気を計算。(4) (3)の混合気を初期条件としたHCCI Engine Simulator(以降エンジンモデル)を用いた圧縮自着火計算。 Table 3に計算条件を示す。なお,最大予熱温度は予熱期間中に自着火しない1140Kとした。―101―①Preheating②Cooling226 ③Inlet1④Inlet2⑤Engine]-[noitcarf eloM].ged[esabelgnaknarc decnavdA 1.0E+00 1.0E-02 1.0E-04 1.0E-06 1.0E-08 1.0E-10 1.0E-12 1.0E-14 Fig. 7 Mole Fraction of Radical, KetOOH, H2O2 of Init. radicalInit. KetOOH900 700800Init. H2O2120010001100Constrain volume and solve energy equation700-114030:1Constrain volume and temperatureFrom 700-1140 to 40030:189100201000Preheating Temp.[K]HCCI Engine Simulator Initial ConditionS5R_5wt%S5R_2.5wt%S5R_0.5wt%700800900Prehea�ng Temp.[K]Fig. 6 Network Diagram ViewTable 3 Calculation ConditionsProblem typeTemperature (K)Pressure (bar)Holding time (msec.)Air-fuel ratioProblem typeTemperature (K)Cooling time (msec.)Air-fuel ratioMass flow rate (kg/sec.)Parameter (95.0, 97.5, or 99.5)Mass flow rate (kg/sec.)Parameter (5.0, 2.5, or 0.5)Bore (mm)Stroke (mm)Compression ratioEngine speed (rpm)4.3 計算結果・考察 本計算条件での燃料開裂状態を確認するため,エンジンモデルの初期混合気の成分を分析した。Fig. 7にradical(不対電子をもつ化学種),低温酸化反応中に蓄積される代表的な生成物KetOOH,H2O2 chemistry(9)において主要な役割を担う生成物であるH2O2のモル分率と予熱温度の関係を示す。いずれの条件においても,エンジンモ5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0Fig. 8 Preheating Temp. vs Advanced Crank Angle Fig. 7にて,radicalやH2O2濃度は,予熱温度上昇に伴い増加しているが,KetOOHは1000K近傍にピークをもつ凸の曲線となっている。これは,混合気を1000K以上に保持することで,予熱期間中に低温酸化反応よりも燃料の熱分解が支配的に起こることに起因する。この100011001200デルに投入する混合気(Inlet①とInlet②を混合したガス)中にradical,KetOOH,H2O2が存在していることから,Fig. 7の予熱①と降温②において,燃料が開裂することを確認した。 次に,新気混合気に対する予熱混合気の混合率ごとの予熱混合気を添加しない条件(base)との自着火時期の差(以下,進角量)をFig. 8に示す。自着火時期は燃焼室内温度が1600Kに達した時期と定義し,混合率は下式により求めた。混合率 (wt%)=×100 Fig. 8から,予熱温度を900K以上とすることにより,混合率によらず自着火時期が進角することが確認できる。また,予熱温度900K以上では,予熱温度が高くなるほど,進角量は大きくなる。更に,予熱温度と進角量の関係には,予熱温度1000K近傍で変曲点が存在する。 混合率により進角量の絶対値には差があるが,予熱温度と進角量の関係の傾向は同一であるため,これ以降2.5wt%の条件を対象として,これらの要因分析を行う。予熱混合気質量新規混合気質量+予熱混合気質量

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