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KEIO
KEIO UNIVERSITY
UNIVERSITY
素反応数値計算によるHCCI機関の
燃焼位相と圧力上昇率の解析
マルチゾーンモデル
研究背景
HCCI機関
1-zone モデル
HCCI機関の
ノッキング
Fuel
2-zones モデル
1
1
2
Combustion
Gas
Air
1 2 3 … N
Bulk Combustion
Fig. 1 マルチゾーンモデルの概念図
Premixed Gas
DME/Air
Qin =1000 J/cycle, P0=0.1MPa, T0 = Avairable
Ne=800rpm, = 8
HCCI機関は着火が化学反応に依存して
いるため，高負荷時におけるノッキングの
回避，低負荷時における失火および燃焼
時期の制御などが課題とされている。
素反応数値計算結果
Maximum In-cylinder Gas
Pressure Rise Rate
(dPc /dt)max [MPa/ms]
Premixed Gas
4
T0 = 425K
T0 = 365K
Motoring
1
(dPc/dt)max = 5.20MPa/ms
2500
2000
T0 = 425K
T0 = 365K
1500
Motoring 1000
500
0
3000
T0 = 425K
2000
1000
0
-40
T0 = 365K
Motoring
-30 -20 -10
10
0
20
Crank Angle [deg aTDC]
Expansion
> 85%
8
=57%
4
T0=365K
0
‐40
(dPc/dt)max = 0.72MPa/ms
2
0
Compression
12
-10
0
-20
CA50  [deg aTDC]
-30
10
20
n-Butane/Air
CA50および最大圧力上昇率
Qin =1000
J/cycle, P0=0.1MPa, T0 = Avairable
Ne=800rpm, =21.6
30
Fig. 2 燃料にDMEを用いた際の、燃焼位相遅延化による
圧力・温度・熱発生履歴の比較
Maximum In-cylinder Gas
Maximum In-cylinder Gas
Pressure RiseInitial
RateIn-cylinder Mass AveragedPressure Rise Rate
(dPc /dt)max [MPa/ms]
(dPc /dt)max [MPa/ms]
Gas Temperature T0 [K]
3
16
Fig. 3 DME における吸気温度変化に対する
In-cylinder Mass Averaged Gas Temperature TC [K]
In-cylinder Gas Pressure
PC [MPa]
DME/Air
Calculation
Qin = 1000J/cycle, P0 = 0.1MPa
Ne = 800rpm,  = 8
Heat Release Rate
dQ/dt [J/ms]
重豊健志
N-zones モデル
80
zone5
T0+20K
zone4 zone3 zone2 zone1
T0+10K
T0
T0-10K T0-20K
40
360
20
359
0
‐40
358
Expansion
T=40K
60
200 J/cycle 200 J/cycle
200J/cycle
zone4
zone5
zone3

200J/cycle
200J/cycle
> 85%
zone2
zone1
=17%
c=95%
Compression
-30
357
T0=325K
c=90%
c=85%
-10
0
-20
10
c=74%
CA50  [deg aTDC]
20
c=65%
356
Methane/Air
c=57%
355
Qin =1000 J/cycle, P0=0.1MPa, T0 = Avairable
354 Ne=800rpm, =21.6 c=50% Calculation
DME/Air
120
 =variable
c=44%
353
T0=300-600K
Expansion
100
T0=40K
c=37%
352
80
351
c=32%
60
350
40 0
P0=0.1MPa
Ne=800rpm
 =8.0
Qin=1000J
c=34%
200
T0=387K
400
600
Heat Release Q [J]
800 =58%
1000
> 85%
=17%
Compression
20 4 失火付近
Fig.
における吸気温度変化に対する
0
‐40
-30
燃焼効率の検討
-10
0
-20
10
20
 [deg
aTDC]
2008 CA50
IIDA
LABORATORY


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