川野 大輔

混合燃料の気液平衡や物性値を推定する多成分燃料噴霧モデルは、多成分燃料噴霧の燃料濃度分布特性を表現できる。本論文では、WAVE-MTABモデルを分裂モデルに適用し、高圧噴射条件下における二成分燃料噴霧の噴霧特性を解析した。その結果、二成分燃料噴霧の先端挙動及び各燃料の濃度分布を再現することができた。

© 2020 SAE International. All rights reserved. Fuel design concept has been proposed for low emission and combustion control in engine systems. In this concept, the multicomponent fuels, which are mixed with a high volatility fuel (gasoline or gaseous fuel components) and a low volatility fuel (gas oil or fuel oil components), are used for artificial control of fuel properties. In addition, these multicomponent fuels can easily lead to flash boiling which promote atomization and vaporization in the spray process. In order to understand atomization and vaporization process of multicomponent fuels in detail, the model for flash boiling spray of multicomponent fuel have been constructed and implemented into KIVA3V rel.2. This model considers the detailed physical properties and evaporation process of multicomponent fuel and the bubble nucleation, growth and disruption in a nozzle orifice and injected fuel droplets. In this study, the results from numerical simulation using this model were compared with experimental data (liquid and vapor distribution and spray tip penetration) which were obtained using a constant volume vessel. It was confirmed that high volatility fuel vaporized earlier than low volatility fuel and high vapor concentration region of high volatility fuel was located in the upstream of the spray, as well as the numerical results. The spray tip penetration obtained from numerical simulation also showed good agreement with the experimental results. In addition, the effect of flash-boiling on the spray characteristics of multicomponent fuel was verified by changing the initial fuel temperature using numerical simulation. As a result, flash-boiling rapidly vaporized both fuel components due to the appearance of bubbles in nozzle orifice and injected fuel droplets.

以前の研究では、多成分燃料の瞬間沸騰噴霧のモデルを構築し、KIVAコードに実装した。最新のディーゼルエンジンに多成分燃料を適用するためには、高い噴射圧力での噴霧特性を調査する必要がある。本研究では、高噴射圧力での噴射特性に及ぼす初期燃料温度の影響を調査した。

局所的排出ガス汚染の把握には実路における実走行車両の排出ガス量の評価が必要だが，全ての車両に対する計測は不可能である。既報において，エンジン試験，車両試験の結果を基にしたNOx排出量計算式を提案した。本報では，実路走行時のNOx排出量予測に必要となるドライバモデルの構築を行った結果を報告する。

局所的排出ガス汚染の把握には、リアルワールドにおける実走行車両の排出ガス量の評価が必要だが、全ての車両に対する計測は不可能である。本研究では実走行車両の排出ガス性能の評価のために、エンジン試験、車両試験の結果をベースとしたシミュレーションモデルを構築し、その精度について検討を行った。