Temperature-time scaling of NOx emissions from combustion furnaces incorporating parallel-jet burners


Effects of spacing between fuel and oxidizer nozzles on NOx emission from spray combustion furnace operating under various oxidizer temperatures


Four-step global kinetics mechanism for diluted combustion fueled with kerosene


Effect of Pilot Injection on Improvement of Fuel Consumption and Exhaust Emissions of IDI Diesel Engines


Modeling of liftoff heights of non-premixed turbulent flames in co-flows having various temperatures and O2 concentrations


Characteristics of Heat Release History of Multi-Hole Diesel Spray Affected by Initial Mixture Formation, Wall Impingement and Spray Interaction


Effects of inversed-delta injection rate on late combustion and soot emissions from diesel combustion in a constant-volume chamber


Two-dimensional temperature measurement in a high temperature and high pressure combustion using CT-TDLAS with a wide scanning laser at 1335-1375nm

Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) technology is a developing method for temperature and species concentration measurements with the features of non-contact, high precision, high sensitivity, etc. The difficulty of two-dimensional (2D) temperature measurement in actual combustors has not yet been solved because of pressure broadening of absorption spectra, optical accessibility, etc. In this study, the combination of computed tomography (CT) and TDLAS with a wide scanning laser at 1335-1375 nm has been applied to a combustor for 2D temperature measurement in high temperature of 300-2000 K and high pressure of 0.1-2.5 MPa condition. An external cavity type laser diode with wide wavelength range scanning at 1335-1375 nm was used to evaluate the broadened HO absorption spectra due to the high-temperature and high-pressure effect. The spectroscopic database in high temperature of 300-2000 K and high pressure of 0.1-5.0 MPa condition has been revised to improve the accuracy for temperature quantitative analysis. CT reconstruction accuracy was also evaluated in different cases, which presented the consistent temperature distribution between CT reconstruction and assumed distributions. The spatial and temporal distributions of temperature in the high-temperature and high-pressure combustor were measured successfully by CT-TDLAS using the revised spectroscopic database.


Effects of Sub-Chamber Configuration on Heat Release Rate in a Constant Volume Chamber simulating Lean-burn Natural Gas Engines

SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility


Experimental investigation of nitrogen oxide emissions from emulsified fuel combustion incorporating a rapid internal mixing injector by using temperaturetime scaling


天然ガス希薄燃焼エンジンにおける熱効率向上とNOx 低減の両立(第3 報)

天然ガス希薄燃焼エンジンにおける熱効率向上とNOx 低減の両立(第3 報)

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


Rapid emulsification of a fuelwater rapid internal mixing injector for emulsion fuel combustion


Effect of low load combustion and emissions on fuel dilution in lubricating oil and deposit formation of DI diesel engines fueled by straight rapeseed oil


Numerical Simulations of Mixture Formation in Combustion Chambers of Lean-Burn Natural Gas Engines Incorporating a Sub-Chamber


天然ガス希薄燃焼エンジンにおける熱効率向上と NOx 低減の両立(第2報，燃焼諸元の影響)


天然ガス希薄燃焼エンジンにおける熱効率向上と NOx 低減の両立(第1報，燃焼コンセプト)


天然ガス希薄燃焼エンジンにおけるセンタ直噴の効果に関する研究(天然ガスエンジンの熱効率向上)


Droplets Behavior and Evaporation of Diesel Spray Affected by Ambient Density after Pilot Injection


CT半導体レーザ吸収法を用いた高温・高圧域における2次元温度分布計測の特性評価

CT半導体レーザ吸収法を用いた高温・高圧域における2次元温度分布計測の特性評価


Effect of Improving Spray Development and Evaporation on Emissions from DI Diesel Engines Fueled with Straight Rape-seed Oil


Effect of the distance between fuel and oxidizer nozzles on NOx emissions from spray combustion furnaces incorporating high-temperature preheated oxidizers

Journal of Thermal Science and Technology


Evaluation of NOx Production Rate in Diesel Combustion Based on Measurement of Time Histories of NOx Concentrations and Flame Temperature


Macro- and Micro-scale Observation on Dynamic Behavior of Diesel Spray Affected by Ambient Density and Temperature


Distribution of Two-stage Direct Injection CNG-air Mixture near Lean Limit using CFD


Improvement of Emissions and Burning Limits in Burner Combustion using an Injector on the Concept of Fuel-water Internally Rapid Mixing


Analysis of diesel spray evaporation process in high density and high temperature atmosphere

高温高密度雰囲気におけるディーゼル噴霧の蒸発過程の解析

Diesel engines, in recent years, come to apply high pressure charging and high EGR to improve engine performance. In this situation, it is important to study on diesel spray behavior and mixture formation under those kinds of condition. This study investigates diesel spray development and micro-scale characteristics of droplets evaporation including atomization under high density and high temperature atmosphere. Experiment was carried out by shadowgraph photography method. Our system has a nano-spark light source to illuminate spray injected into spray chamber. The image analysis can reveal droplets size-distribution and droplets dynamic behavior at spray boundary. Results indicate that, at early stage of injection, high atmospheric density accompanied with high temperature greatly affects droplets atomization and evaporation at spray boundary. High density atmosphere produces small-size droplets. Evaporation of large-size droplets is improved with high density and high temperature atmosphere.

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series B

日本機械学会論文集(B編)


Effect of Wall Configuration on Atomization of Rapeseed Oil Diesel Spray Impinging on the Wall


Effect of Gas-jet Ignition Technique on the Extension of CNG Lean Combustion Limit


A Study on Improvement of Diesel Spray Characteristics Fueled by Rape-seed Oil

SAE International Journal of Fuels and Lubricants


Improvement of Combustion of CNG Engine using CNG Direct Injection and Gas-jet Ignition Method


Effect of Air Entrainment and Oxygen Concentration on Endothermic and Heat Recovery Process of Diesel Ignition


バイオディーゼル混合燃料の熱分解と微粒子低減に関する基礎研究

バイオディーゼル混合燃料の熱分解と微粒子低減に関する基礎研究

日本機械学会論文集(B編)


A Study on Lean Combustion in a Direct Injection CNG Engine using Injection Control

噴射制御による直接噴射式天然ガス内燃機関の希薄燃焼に関する研究

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


OH-RADICAL BEHAVIOR OF UNSTEADY LIFTED FLAME BASED ON INSTANTANEOUS CHANGE OF EQUIVALENCE RATIO

International Journal of Automotive Technology


Measurement of particle diameter in diesel spray by long-distance microscopic shadow-graph photography

長距離顕微シャドウグラフ撮影によるディーゼル噴霧の液滴径計測


Effects of ambient density and temperature on development and combustion of diesel spray

雰囲気密度および温度がディーゼル噴霧の発達と燃焼に及ぼす影響


Effects of supercharging, swirl strength and fuel injection pressure on development and combustion of diesel spray

過給・スワール強度・燃料噴射圧力がディーゼル噴霧の発達および燃焼に及ぼす影響

Interaction of fuel spray and surrounding air plays important role to mixture formation, ignition and combustion processes in diesel combustion. Effects of supercharging, swirl strength and fuel injection pressure on development, ignition and combustion process of diesel spray were investigated by using free piston type rapid compression machine. Detailed observation of the spray was carried out by visualization including schlieren photography and direct photography. The experiments show the results as below. There is an optimum strength in swirl for favorable mixture formation. Higher supercharging pressure makes swirl more effective. Higher injection pressure increases the amount of well-prepared mixture prior to ignition, thus it results less smoke.


Analysis of Droplet Evaporation Process of Diesel Spray during Ignition Delay Period

In diesel combustion, spray evaporation and mixture formation during ignition delay period play an important role in ignition, combustion and emission production. Therefore, this study focused on diesel fuel evaporation process during ignition delay period. Two types of shadowgraph photography method were employed in this experiment: single and double nano-spark shadowgraph photography methods. Single nano-spark shadowgraph photography enables us to capture relatively clear still image of evaporating spray including fuel droplets, liquid phase and vapor phase. On the other hand, double nano-spark shadowgraph photography can record the double exposure images of droplets and liquid phase that can measure droplets velocity and their flying direction. Droplets velocity and flying direction have an influence on droplets evaporation and, furthermore, mixture formation processes. Therefore, the velocity vector distribution of the droplets gives suggestive information on mixture formation during ignition delay period. Results show that spray evaporation begins immediately after start of fuel injection under the condition of high ambient temperature, in particular, at the middle of the spray. Spray atomization is fast promoted at this region, leading to ignition. The ambient temperature and injection pressure affect the droplet size and the number of droplets. Furthermore, droplets behavior, in particular flying direction at spray boundary, is strongly affected by the shear stress caused by the ambient temperature and injection pressure.


Development of Diesel Soot Aftertreatment System using Barrier Discharge Plasma and Oxidation Catalyst

This study is concerned with an aftertreatment system of diesel soot. The system first causes a non-thermal barrier discharge plasma reaction. Exhaust NO is converted into NO_2 by O_3 and activated oxygen radicals in the atmosphere of the plasma reaction. The produced NO_2 gas is then introduced into soot filter and is used to improve soot oxidation. NO_2 gas has an effect to start soot oxidation at low temperature. Moreover, this study employs a cheap oxidation catalyst made from iron oxides to promote soot oxidation. This paper tries to improve NO conversion into NO_2 and soot oxidation so as to apply the system to an engine. Results show that exhaust gas flow caused by configuration of plasma reactor has a great effect on improving conversion efficiency of NO into NO_2. High turbulence flow activates chemical reaction between NO and plasma gases. Honeycomb filter with wall-flow structure is used for soot oxidation. The iron oxide catalyst is blended about 30% in weight in the structural materials of the honeycomb before manufacturing the filter. The filter with the oxidation catalyst has a great effect on soot oxidation free from CO production with keeping low temperature oxidation of soot.


Control of Injection and Ignition to Improve Ignitability of CNG Jet

天然ガス噴流の着火安定化のための噴射および点火制御

This study tried to improve ignitability of intermittent CNG jet for gas-fuelled engines. Fundamental experiment was carried out using a constant volume combustion chamber. CNG was directly injected into the combustion chamber by a gas injector and the jet was ignited by a spark plug. The effect of injection control and spark position on ignition and combustion of CNG jet was investigated by high-speed schlieren photography, combustion pressure measurement, and analysis of gas flow employing laser sheet technique and numerical calculation. Results show that ignitability of CNG jet is improved by controlling jet velocity. Ignition near injector at jet boundary is effective to reduce jet velocity, resulting in improvement of ignitability. Multiple injection was applied to CNG jet combustion. At the multiple injection, CNG is ignited after the end of the first injection. The second injection supports the development of initial flame, and CNG is supplied to the flame during the third injection. Multistage injection is effective to reduce initial jet velocity and promote initial flame development, leading to high ignitability of CNG jet with high injection pressure. Moreover, when CNG jet is impinged to the spark plug, jet velocity is further reduced and flame development is also improved, which produces higher ignitability and prevents wall quenching.

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series B

日本機械学会論文集(B編)


A Study on Multi-hole Spray Interaction and Mixture Formation in Diesel Combustion

ディーゼル燃焼における多噴孔ノズルの噴霧干渉と混合気形成に関する研究


Characteristics of Lifted Flame Resulting from Impulsive Change of Equivalence Ratio

Journal of the Combustion Society of Japan


Noble Hydrogen Engine with Knock-less and Low NOx Emission Employing Hydrogen Gas-jet Combustion and Z-crankshaft Mechanism

Transactions of The Society of Automotive Engineers


側鎖構造をもつディーゼル燃料の拡散燃焼バーナによるすす生成に関する研究

側鎖構造をもつディーゼル燃料の拡散燃焼バーナによるすす生成に関する研究

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


A Study on Droplets Evaporation at Diesel Spray Boundary during Ignition Delay Period


Improvement of Emission in a DI Diesel Engine Fuelled by Bio-diesel Fuel and Waste Cooking Oil,


高乱流燃焼ディーゼル機関の排気低減におよぼすEGRおよびパイロット噴射の効果

高乱流燃焼ディーゼル機関の排気低減におよぼすEGRおよびパイロット噴射の効果


Soot Precursor and PM Formation in Diffusion Flame Using Thermally Decomposed Aliphatic Diesel Fuel

ディーゼル燃料の熱分解成分を用いた拡散火炎中のすす前駆体およびPM生成

Experimental work was performed to investigate formation of soot precursor and PM in diesel combustion process using a flow reactor and a laminar co-flow diffusion burner. Thermally decomposed aliphatic diesel fuel produced in the flow reactor was supplied directly to the burner as fuel. Measurements were conducted in the flow reactor, in the flame, and the exhaust for light hydrocarbons, low molecular weight aromatics, PAHs, soot precursor, and PM. Results show that many PAHs ranging from two to five-member ring are already formed as well as light hydrocarbon such as C_2H_4, C_2H_2 and CH_4 during pyrolysis in the flow reactor. Exhaust PM is subject to be formed when abundant C_2H_2, Benzene, PAHs are produced during high temperature thermal decomposition of aliphatic diesel fuel, and the structure of PM has long chain-like aggregation. Measured fluorescence spectrometry indicates 464nm peak. This peak is caused by soot precursor, which is in the SOF extracted from PM.

日本機械学会論文集(B編)


Control of Hydrogen Combustion in an Internal Combustion Engine Employing Z-crankshaft Mechanism using Hydrogen Direct Injection and Spark Ignition

噴流火花点火とZクランク機構による水素燃料内燃機関の燃焼制御


A Study on Low Temperature Oxidation of PM in Diesel Exhaust by using Non-thermal Plasma

バリア放電プラズマを用いたディーゼル微粒子の低温酸化に関する研究


Total Oxidation of Activated Carbon over PdO-CeO2/TiO2-Al2O3 Catalyst

International Journal of Modern Physics B


A Study on NO Reduction Caused by Thermal Cracking Hydrocarbons during Rich Diesel Combustion

This study tries to investigate the reduction of nitric oxide by thermally cracked hydrocarbons under rich condition during diesel combustion. Experiments using flow reactor system, which follows the chemical process of fuel at high temperature and atmospheric pressure, show that thermal cracking of fuel starts at about 1000K, and lower hydrocarbons mainly composed of C_2H_4 and CH_4 are formed. NO can be reduced when fuel is thermally cracked and oxidized. A larger amount of NO is reduced when thermal cracking hydrocarbons are increased in quantity under rich and high temperature condition. Among decomposed hydrocarbons, C_2H_4 is easily decomposed and affects deNO mechanism. Chemical kinetic calculation using CHEMKIN III reveals the mechanism. NO is reduced through the reaction of HCCO or CH_2 with NO. In these reaction paths, C_2H_2 is an essential species. The computation also shows that this deNO mechanism can be actualized in the practical diesel combustion.

JSME International Journal, Series B: Fluids and Thermal Engineering


DeNOx Mechanism Caused by Thermal Cracking Hydrocarbons in Stratified Rich Zone during Diesel Combustion

International Journal of Engine Research


A Study on NO Reduction Mechanism Caused by Thermal Cracking Hydrocarbons during Rich Diesel Combustion

過濃ディーゼル燃焼過程における熱分解炭化水素によるNO還元機構に関する研究

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series B

日本機械学会論文集(B編)


Catalytic Activity of Iron Oxides Supported on γ-Al2O3 for Methane Oxidation

Three kinds of catalysts of goethites supported on γ-Al2O3 (Fe/γ-Al2O3), SiO2-Al2O3 (Fe/SiO2-Al2O3) and SiO2 (Fe/SiO2) were investigated in terms of the catalytic activity of methane oxidation. The specific surface areas of these catalysts were larger in common than the area of goethite with no supports. The Fe/γ-Al2O3 catalyst has the highest performance in the low-temperature activity of methane oxidation which started at 623 K and completed at 923 K. When the Fe-content in Fe/γ-Al2O3 was increased, the formation of goethite was observed by the X-ray analyses and the activity of this catalyst increased up to 6 mol%. After the catalytic methane oxidation at 823 K, it was observed that goethite in Fe/γ-Al2O3 transformed to hematite which has been known as an active iron oxide in methane oxidation. The activity of Fe/γ-Al2O3 was enhanced by the addition of sodium up to the Na-content of 5 mol% although it descended above the content due to the decrease of the specific surface area of the catalyst.

Journal of the Japan Petroleum Institute


Zクランク機構をもつ等容燃焼型エンジンの開発

Zクランク機構をもつ等容燃焼型エンジンの開発


天然ガス噴流の着火促進と燃焼安定化に関する基礎研究

天然ガス噴流の着火促進と燃焼安定化に関する基礎研究

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


Effects of Aromatic Hydrocarbons on Fuel Decomposition and Oxidation Processes in Diesel Combustion

Transactions of The Society of Automotive Engineers


Control of Rapid Combustion of Hydrogen Jet Ignited by Spark Plug

拡散噴流強制点火による水素の急速燃焼抑制

This study tried to control rapid combustion of hydrogen fuel. Experiment was carried out using constant volume chamber. Hydrogen was injected in this chamber using gas injector and the jet was ignited by a spark plug. High-speed schlieren photography method using high-speed digital video camera was employed to observe combustion process of hydrogen jet. Combustion process was analyzed by the photographs and pressure history. It has been shown by the results that igniting hydrogen spray can control rapid combustion. The spark plug should be located in the boundary of the spray near the outlet of injector in order to reduce initial pressure rise of hydrogen combustion. This kind of injector location also improves combustion efficiency, because combustion continues mainly in the internal of the chamber leading to the reduction of quenching on the wall. Early ignition during injection further reduces initial rapid pressure rise of hydrogen jet.

定容燃焼室による実験で水素の急速燃焼を抑制するために，拡散噴流に火花点火させる拡散燃焼を行った．水素噴流では，噴孔付近で点火させると燃焼初期の圧力上昇を抑えることができ，さらに，噴孔付近で噴射軸から離れた噴流境界で点火すると，着火が安定化し，火炎が燃焼室全体に拡がり燃焼割合が高くなること，水素噴流燃焼で急速燃焼を抑制するには，点火時期を速くして噴射率律速による燃焼制御が有効であることなどを示した．

日本機械学会論文集(B編)


deNOx Mechanizm Caused by Thermal Cracking Hydrocarbons in Stratified Rich Zone during Diesel Combustion

This study investigated deNO_X mechanism caused by thermal cracking hydrocarbons during diesel combustion experimentally and theoretically. Experiment using a rapid compression machine and a total gas-sampling device shows that NO_X can be reduced during second half of diffusion combustion under rich and high swirl condition. Under this condition, stratified rich region is distributed in the combustion chamber. Thermal cracking hydrocarbons are locally accumulated in this region. Moreover, it is shown that a large amount of thermal cracking hydrocarbons are produced during ignition delay period and at initial combustion stage. These hydrocarbons mainly consist of unsaturated hydrocarbon such as C_2H_4. At diffusion combustion stage, CH_4 becomes main hydrocarbon. A flow reactor system was used to investigate thermal cracking process of diesel fuel and NO_X reduction process. It is found that about 60% NO_X can be reduced under rich and high temperature condition. The condition is at equivalence ratio of over 2.5 and temperature of 1500K in this study. When C_2H_4 is introduced as fuel, NO_X can be further reduced up to 80%. It is indicated that C_2H_4 plays an important role in NO_X reduction. Chemical kinetic calculation using CHEMKINHI reveals the deNO_X mechanism. C_2H_4 is easily decomposed as compared with CH_4. During the oxidation process of C_2H_4, NO_X is reduced through the reaction of HCCO or CH_2 with NO. In this reaction path C_2H_2 is an essential species to form HCCO and CH_2. C_2H_2 is one of thermal cracking hydrocarbons and also formed through thermal cracking process of C_2H_4.

層状過濃高乱流ディーゼル燃焼場におけるNO還元機構を明らかにした．実験では，急速圧縮装置により層状過濃高乱流ディーゼル燃焼場で実際にNOが還元されることを示し，流通反応装置により燃料の熱分解·酸化過程を明らかにし，熱分解炭化水素存在下でNO還元率が60%を超えることを示した．NO還元機構は化学反応動力学計算により解析し，熱分解で生成する不飽和炭化水素のエチレンによるNO還元経路を示した．


Effects of Water-emulsified Fuels on Diesel Combustion Process and NOx Reduction

水エマルジョン燃料のディーゼル燃焼過程とNOx低減効果

ディーゼル噴霧の着火，燃焼過程とNOx生成過程に及ぼす水エマルジョン燃料の影響を明らかにするため，急速圧縮装置に全量ガスサンプリング法を適用し，着火遅れや熱発生率などの燃焼特性，燃焼過程中のNOx濃度履歴を調べた．その結果，水エマルジョン燃料では，NOx生成が早期に終了してNOx排出が少なくなるが，低温では着火遅れが長くなって初期燃焼が大きくなり，NOx低減効果が小さくなることなどを示した．

日本機械学会論文集(B編)


A Study on Conversion of NO into NO2 using a High-frequency Dielectric Barrier Discharge Plasma for Diesel Exhaust After-treatment

ディーゼル排気後処理のための高周波バリア放電を用いた排気NOのNO2への転換

高周波バリア放電を用いたディーゼル排気後処理装置を開発した．この装置は，排気中のNOをバリア放電により生成したオゾン，活性酸素などによってNO2に転換して，このNO2により微粒子を低温で燃焼させる．本論文では，プラズマ反応装置を試作して，NO2転換特性を調べた．その結果，電極構造の最適条件が求まり，ガス温度，水や炭化水素などの共存ガスが転換効率に及ぼす影響が明らかになった．


An Appraisal of High-Pressure Injection and High-Squish Combustion Chamber for Reduction of Diesel Particulate

ディーゼル微粒子低減のための高圧噴射と高スキッシュ燃焼の評価

直接噴射式ディーゼル機関の排気低減に有効な高スキッシュ燃焼室に高圧噴射を適用して微粒子の低減を図った．その結果，高スキッシュ燃焼室は高圧噴射においても微粒子低減に有効で，標準燃焼室より引くい噴射圧力でNOxと微粒子の低減が実現できることを示した．また，高スキッシュ燃焼室では，噴射時期遅延にともない初期熱発生率が低下し，急速燃焼により主燃焼期間の熱発生率が大きくなる特徴を持つことがわかった．


A Study on Diesel Emission Reduction using a High-frequency Dielectric Barrier Discharge Plasma

高周波バリア放電を用いたディーゼル排気後処理装置を開発した．NO2に転換特性では，ガス温度，水や炭化水素などの共存ガスの影響を調べた．とくに，炭化水素によりガス温度，水分による転換効率の悪化を抑制することができることがわかった．すす酸化特性では，NO2によって，酸素の場合より約100℃低い260℃の温度ですすを燃焼させることができ，本システムでディーゼル微粒子の低温酸化が可能であることを示した．


Experimental Study on Combustion Characteristics and Emission Reduction of Emulsified Fuels in Diesel Combustion Using a Rapid Compression Machine

水エマルジョン燃料噴霧の着火，燃焼過程とNOx，すす生成過程について，急速圧縮装置に全量ガスサンプリング法，透過光減衰法を適用して調べた．その結果，水エマルジョン燃料噴霧は，直径80μmの液滴中に直径2μm程度の水粒子を含んでいること，拡散燃料が活発になって燃焼期間が短くなること，NOx排出が少なくなること，初期燃焼にすす生成が多くなるが，拡散燃焼における低減率が大きいことがわかった．


Experimental and Theoretical Optimization of Combustion Chamber and Fuel Distribution for the Low Emission Direct-Injection Diesel Engine

直接噴射式ディーゼル機関において，高スキッシュ燃焼室により排気が低減する実験結果をCFD計算により解析した．その結果，高スキッシュ燃焼室では強い乱れが燃焼後半まで持続することが微粒子低減に寄与することを示した．さらに，燃焼室内の混合気分布を変化させて燃焼経過を予測した．その結果，高スキッシュ燃焼室では，高スワールにした場合にNOxの生成を抑えて微粒子が低減できることを示唆した．

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power


Effects of Fuel Properties on Degradation of Diesel Fuel Using a Flow Reactor

流通反応装置によるディーゼル燃料の低級化過程に及ぼす燃料性状の影響

ディーゼル燃料の着火遅れ期間において燃料性状が燃料の化学的過程に及ぼす影響を調べたるため，ディーゼル燃料である軽油に近い性状をもち，セタン価と芳香族成分，蒸留特性を単独に変更させた燃料を用いて，流通反応装置による実験を行った．その結果，燃料中の芳香族成分は高温でも熱分解しにくく，また，脂肪族成分の熱分解も妨げることがわかった．また，セタン価が高くなると，高温で低級化が急速に進むことがわかった．

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


Droplet Behavior and Air Entrainment into High-Pressure Diesel Sprays Affected by Injection Parameters and Wall-Impingement

高圧ディーゼル噴霧の微粒化と空気導入に及ぼす噴射系と壁面との相乗効果

小型ディーゼル機関の壁面衝突ディーゼル噴霧について，噴霧の微粒化過程と空気導入過程に及ぼす噴射圧力，噴口径および衝突距離の影響を明らかにするため，ナノ秒ダブル発光撮影法とレーザーシート法を用いて解析した．その結果， 噴射圧力を高めると，壁面上で発達する噴霧先端部から大きい速度を持つ液滴が数多く生成され，壁面上の噴霧内へ導入される空気導入量は，自由噴霧領域に比べて増大すること，また，壁面衝突距離が短くなると，壁面噴霧部での空気導入が支配的になり，導入量が増加することを定量的に明らかにした．このことから，小型ディーゼル機関では，壁面衝突部の気体導入過程が混合気形成過程にとって重要であることがわかった．


A Study on a New Combustion Cycle with the New Internal Combustion Engine Employing Rhombic Link Z-Crank Mechanism

菱形リンクZクランク型内燃機関による新燃焼サイクルの検討

従来のピストン·クランク機構と異なる菱形リンクZクランク機構をもつ内燃機関を試作し，単発燃焼運転を行ったときのシリンダ内圧力経過から，このサイクルによって実現される燃料サイクルの特徴を調べた．その結果，Zクランク機関では上死点付近でピストン速度が遅くなるため等容型燃焼サイクルが実現できることを示した．また，Zクランク機関は，点火時期を遅らせた場合に有効であることを明らかにした．


Effect of Injection Parameters and Wall-Impingement on Atomization and Gas Entrainment Processes in Diesel Sprays

小型ディーゼル機関では，高圧で噴射された燃料が燃焼室壁面に衝突することが避けられず，これが機関性能ばかりでなく，未燃炭化水素や微粒子中のSOFの排出に大きく影響する．そのため，高圧噴霧の壁面での挙動を知ることが重要である．本研究では，ダブルナノ秒拡大影撮影法を用いて，個々の液滴の二重露光撮影を行い，画像処理によって液滴の瞬間速度の時間·空間分布と，壁面衝突噴霧への気体導入に及ぼす噴射系の影響をレーザシート法により解析した．その結果，噴霧の壁面衝突によって壁面上を発達する噴霧先端部で多数の液滴が生成され，噴霧先端部の大きな液滴は，大きな速度を持って放射状に噴霧外側に飛行するが，噴霧軸付近では，液滴速度が減少して，壁面衝突部で周囲空気とともに取り込まれることを明らかにした．


A Study on Thermal Decomposition of Fuels and NOx Formation in Diesel Combustion using a Total Gas-sampling Technique

ディーゼル燃焼過程の着火遅れ期間における燃料の化学的挙動は，着火や燃焼ばかりでなく有害成分の生成過程を支配する．しかし，ディーゼル燃焼場での燃料の低級化過程に及ぼす燃料性状の影響は，未だ十分に理解されていない．本研究では，軽油性状の主要因子である芳香族成分および蒸留温度が，燃料の熱分解過程と着火，燃焼過程に及ぼす影響を，急速圧縮装置と全量サンプリング法を用いて調べた．その結果，セタン価が同じ場合でも，芳香族成分が含まれると燃料の熱分解過程が緩慢になり，着火遅れが長くなるが燃焼経過には差がみられないこと，また，最終蒸留温度が高くなると，着火遅れ，全燃焼期間とも伸張することを明らかにした．

International Journal of ENGINE RESEARCH


Reduction Mechanism of NOx in Rich and High Turbulence Diesel Combustion

急速圧縮装置を用いてディーゼル燃焼を模擬し，全量ガスサンプリング法により燃焼中の任意時間にけるNOx濃度を測定した．その結果，強い旋回流をともなう過濃燃焼では，燃焼後半に燃焼室内のNOx濃度が低減しNOxが還元されることを示した．火炎観察とCFD計算により燃焼形態を解析した結果，燃焼室内にリング状に火炎が形成されここに燃料が投入されてNOx還元機構が作用することを示唆した．


流動反応装置によるディーゼル燃料の熱分解と酸化過程に関する研究

流動反応装置によるディーゼル燃料の熱分解と酸化過程に関する研究

ディーゼル噴霧の着火遅れ期間における燃料の化学的挙動を明らかにするため，流動反応装置を試作し，この装置を用いて得られた燃料の熱分解組成を調べて本装置の有効性を検討した．さらに，直鎖飽和炭化水素燃料と芳香族含有燃料の熱分解過程と酸化過程に及ぼす雰囲気温度の影響を調べ，熱分解は1000K付近から始まり1500Kでは燃料はほとんど低級化すること，芳香族成分が熱分解を妨げることなどを示した．


Effects of Injection Pressure and Fuel Properties on NOx Formation during Diesel Combustion

ディーゼル燃焼におけるNOx生成過程に及ぼす噴射圧力と燃料組成の影響

ディーゼル機関から排出されるNOx生成に及ぼす燃料性状の影響を明らかにするため，ディーゼル燃焼過程における燃料の組成や分子構造などの化学的因子の影響について，急速圧縮装置と全量サンプリング法を用いて燃焼過程中の混合気組成とNOx濃度の時間履歴を，噴射圧力を変更して解析した．その結果，初期燃焼の規模は，着火遅れ期間中に準備される熱分解低沸点炭化水素の量に支配され，噴射圧力が高くなると，低沸点炭化水素成分が増加し，初期熱発生率が高くなりNO濃度が増加する．また，芳香族成分が含まれると，熱分解による燃料の低級化が遅れて，燃焼中に高沸点炭化水素が長く残って，NOの生成が拡散燃焼後期まで持続し，最終NO濃度が高くなることを明らかにした．


Effects of Fuel cetane number and aromatics on combustion process and emissions of a direct-injection diesel engine

軽油に含まれる芳香族の含有率，セタン価が直接噴射式ディーゼル機関の燃焼と排気特性に及ぼす影響について調べた．その結果，芳香族含有率の増加は燃焼特性にほとんど影響を及ぼさないが，排気微粒子およびNOxを増加させること，セタン価は着火遅れおよび燃焼過程に影響を及ぼし，これにより排気特性が影響を受けることを示した．さらに，高圧噴射は燃料性状が微粒子生成に及ぼす影響を小さくすることを明らかにした．


Effects of Fuel Properties on Combustion and Emissions of a Direct-Injection Diesel Engine

直接噴射式ディーゼル機関において，燃料である軽油の芳香族含有率，セタン価を独立に変化させ，機関の運転条件を変更して性能試験を行い，燃料性状が排気特性に及ぼす影響を調べた．その結果，芳香族成分が増えると，微粒子およびNOxが増加すること，低セタン価燃料は高負荷で微粒子が低減するがNOが増加すること，芳香族含有率が高い低セタン価燃料は，低負荷でTHCおよびSOFが極端に増加することなどを示した．


Effects of Fuel Properties on Combustion and Emission Characteristics of a Direct-Injection Diesel Engine

燃料性状が直接噴射式ディーゼル機関の排気に及ぼす影響について，燃料性状と排気特性との相関に注目して調べた．はじめに，相互に影響しあう燃料性状として，密度，粘度，蒸留温度，セタン価，芳香族含有率の相関を示し，次いでエンジン負荷を変更してセタン価と芳香族含有率が排気性能に及ぼす影響を示した．さらに，排気測定結果からこれら2つの燃料性状とNOxおよび微粒子排出量との相関式を求めた．


Effects of Fuel Properties on Combustion and Emissions of a Drect-Injection Diesel Engine

直接噴射式ディーゼル機関の燃焼と排気特性に及ぼす燃料性状の影響

直接噴射式ディーゼル機関において，燃料である軽油の芳香族含有率，セタン価を独立に変化させ，実機試験により，燃料性状が燃焼と排気特性に及ぼす影響について調べた．その結果，芳香族成分が増えると，燃焼特性は変化しないが微粒子およびNOxが増加すること，セタン価の低下は着火遅れを長くしNOを増加させること示した．さらに，高圧噴射は燃料性状が微粒子生成に及ぼす影響が小さくなることを明らかにした．

Journal of The Marine Engineering Society in Japan


直接噴射式ディーゼル機関の燃焼と排気特性に及ぼす燃料性状の影響


CFD Simulation of Combustion and NO Formation in aSpark-Ignition Engine

火花点火機関の燃焼とNO生成のCFDシミュレーション

CFDコードに火炎モデルを組込み，火花点火機関の燃焼過程を予測した．計算格子内の燃焼の進行を考慮して温度を見積ってNOの生成予測を行い，シリンダ内の局所熱発生率，温度，NO生成速度およびNO濃度の空間分布を明らかにした．とくに，燃焼初期の攪拌は希薄燃焼時のNO低減に有効であり，燃焼室凹み縁で点火すると，ガス流動による混合が進行し，個々の混合気要素の温度履歴が大きく変動することなどを示した

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series B

日本機械学会論文集(B編)


直接噴射式ディーゼル機関における排気特性と火炎挙動に及ぼす過濃高乱流燃焼の影響

直接噴射式ディーゼル機関における排気特性と火炎挙動に及ぼす過濃高乱流燃焼の影響

直接噴射式ディーゼル機関のNOxと微粒子の同時低減を実現するため，小口径高スキッシュ燃焼室を用いた．そして，実機関でスキッシュが排気特性と燃焼特性に及ぼす影響を調べ，エンドスコープと高速度ビデオカメラを用いて実働下におけるシリンダ内の燃焼形態を調べた．その結果，小口径燃焼室では，主燃焼期に火炎が凹み内外周部で強旋回し，隙間部への流出が抑制されて凹み内で最後まで均一な燃焼が持続することが観察された．

日本機械学会論文集(B編)


Analysis of High Turbulence Combustion in a Direct-Injection Diesel Engine with High Squish Combustion Chamber

CFDによる高スキッシュ燃焼室内高乱流ディーゼル燃焼の解析

直接噴射式ディーゼル機関において，燃焼改善を図るために燃焼室入口口径を小さくして押込み渦流を強くする高スキッシュ燃焼室における燃焼形態を調べた．研究は，CFD計算により，燃焼室内のガス流動，混合気形成，温度分布を予測することにより行った．その結果．高スキッシュ燃焼室では複雑なガス流動が発生して混合が促進され，燃料が燃焼室内に長く留まって燃焼室内で燃焼が進行することを明らかにした．

日本機械学会論文集(B編)


Effect of High Squish Combustion Chamber on Simultaneous Reduction of NOx and Particulate from a Direct-Injection Diesel Engine

直接噴射式ディーゼル機関において，副室方式ピストンにより，燃焼初期に過濃燃焼によりNOxを低減し，燃焼後期に高乱流燃焼により微粒子の低減を図る二段燃焼を試みた．はじめに，実機関における実験で，二段燃焼によるNOxと微粒子の同時低減の可能性を示した．次に，CFD計算ならびに高速度撮影による火炎観察により実験結果を解析し，副室方式の燃焼室内における火炎の挙動を調べ，燃焼室形状の効果を明らかにした．


Effect of Rich and High Turbulence Combustion on NOx and Particulate Emissions from a High Speed Direct-Injection Diesel Engine

直接噴射式ディーゼル機関において過濃高乱流燃焼がNOxと微粒子の低減に及ぼす効果を実機関による実験により調べた．実験では，標準燃焼室に対，燃焼室入口口径を小さくし，性能および排気計測を行った．その結果，ピストン直径に対する入口口径比が40%以下になると，噴射時期遅延時にNOxだけでなく微粒子も低減できることを示し，燃焼室容積を小さくして過濃燃焼場を形成するとNOx排出量も低減することを示した．


Generation of Hydrocarbon Emissions from Direct-Injection Diesel Engines

CFDによるディーゼル機関における未燃炭化水素生成の予測

CFDコードKIVA-Ⅱに燃料の自着火反応モデルを組込んでディーゼル燃焼過程を計算し，ディーゼル機関における燃焼と排出未燃燃料の関連を調べた．その結果，エンジンシリンダ内に高旋回流がある場合，壁面への熱損失の増大と過剰混合により燃焼後半にバルククエンチングが起こり，排出未燃燃料が増加することを示した．さらに，リエントラント燃焼室は排出未燃燃料に対し，燃料噴射時期遅延時に有利であることを示した．

日本機械学会論文集(B編)


Three-Dimensional Simulation of the Diesel Combustion Process

ディーゼル燃焼過程の三次元シミュレーション

ディーゼルエンジンシリンダ内の燃焼シミュレーションを行った．計算は数値流体力学の手法によるガス流動シミュレーションコードに，燃料と酸素の渦崩壊および予混合気形成の考えに基づく燃焼モデルとガス噴流を仮定した噴霧モデルを組み込んだ．この結果，エンジンの運転条件を変えた場合のシリンダ内の混合気形成と燃焼にともなうガス流動が予測でき，従来の高速度写真や熱発生経過の測定などの実験結果を裏付けることができた．

日本機械学会論文集(B編)


A Multidimensional Model Prediction of Heat Transfer in Non-Fired Engines

エンジンシリンダ内の熱伝達過程を数値予測した．その結果，熱流束の予測値は実測値と一致することを示し，エンジンシリンダ内の非定常熱伝達においては，ピストンの運動にともなう圧縮膨張の影響で温度境界層の厚みが変化して熱流束が変化することを明らかにした．また，本手法によりシリンダ内のガス流動や温度分布から熱流束を検討することができ，エンジンシリンダ内の熱流束の予測が可能であることを示した．