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

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


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


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


DeNOxMechanism 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．


Time-Resolved Measurement of Hydrocarbon Components and the Effects of Aromatic during Diesel Combustion

ディーゼル燃焼過程における炭化水素成分の時間履歴と芳香族成分の影響

ディーゼル燃焼過程における燃料の低級化過程は，着火，燃焼過程を左右し，NOxや微粒子の排出に大きく影響する．本研究では，ディーゼル燃料の熱分解，酸化過程に及ぼす芳香族炭化水素成分の影響を明らかにするため，急速圧縮装置と全量サンプリング装置を用いて，脂肪族および芳香族含有燃料の低級化過程とNOおよび無機ガスの時間履歴を調べた．その結果，高温中に噴射された燃料は，噴射後，直ちに熱分解して着火遅れ期間に不飽和低沸点炭化水素が生成され，初期燃焼では，これら熱分解成分の燃焼によって急激な熱発生を生じるが，芳香族成分が含まれると燃料の低級化が遅れて，燃焼後期まで燃焼が長引き，そのため，NOの生成が長く続いて，最終NO濃度が高くなることがわかった．

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series B

日本機械学会論文集(B編)


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


Pre-Design Project Giving Incentive to Specialized Course

専門科目への動機づけを主眼においた初期創成科目

機械工学科に入学直後の1年前期において，専門科目への動機づけを主眼においた導入科目として基礎機械実習科目を開講した．ここでは安全教育，バイスの製作，溶接実習，材料試験，機械の分解·組立·運転実習を通じて，材料の性質，各種加工法，計測法，機械要素と機械の仕組みなどを体験的に学ぶことができ，将来，履修する専門科目である材料力学，材料学，流体力学，熱力学，制御工学，ならびに生産工学など機械工学に関して，学習意欲と学習目標を明確にすることができた．さらに，この初期成科目のグループ学習を通じて，将来の技術者，研究者としてディシカッションと共同作業の重要性を認識させることができた．

Journal of Japanese Society for Engineering Education


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．

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


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


Reduction of NOx and Particulate of a Hugh Speed Direct-Injection Diesel Engine with High Squish Combustion Chamber

高スキッシュ型燃焼室によるディーゼル微粒子とNOxの同時低減に関する研究

直接噴射式ディーゼル機関のNOxと微粒子の低減を図るため，燃焼室形状に注目し，ピストン燃焼室口径比の変化によるスキッシュ流の強さが，着火遅れや熱発生率などの燃焼特性と微粒子やNOxなどの排気特性に及ぼす影響を調べた．さらに，実働下におけるシリンダ内の火炎形態をエンドスコープを用いて高速度撮影した．その結果，燃焼室口径比を40%以下にしてスキッシュ流を強くすると，燃焼室凹み内で高乱流混合による急速燃焼が行われて，主燃焼が活発になるため，NOx低減のために噴射時期を遅らせても微粒子排出量が低減できることがわかった．

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．


ディーゼル噴霧の液滴群の挙動と周囲気体の導入過程に関する研究

ディーゼル噴霧の液滴群の挙動と周囲気体の導入過程に関する研究

ディーゼル噴霧の初期の混合気形成過程を支配する燃料液滴と空気との微視的挙動を明らかにするため，ナノ秒スパーク光源による液滴の二重露光画像を撮影し，液滴の瞬間速度分布を求めるとともに，周囲空気の気流速度をレーザーシート法により計測し，これらの結果から液滴と周囲空気の二次元速度分布を求め，液滴と周囲ガスとの混合過程を定量化した．その結果，噴霧周囲には，噴射された噴霧によって誘起される気体流れと，噴霧先端部で押し出されて生成されるスケールの大きな渦が存在し，2つの流れが合流する領域でが，滴群と周囲空気との混合気形成に重要な役割を果たすことがわかった．

日本機械学会論文集(B編)


Spatial Distribution of Initial Droplets of Diesel Sprays

ディーゼル噴霧の初期液滴群の空間分布

ディーゼル機関の着火過程に直接影響する初期噴霧の微粒化過程に注目して，ノズル噴口部ならびに噴霧境界部に形成される個々の液滴形状と液滴径の時間·空間分布を，ナノ秒スパーク光源による焦点拡大影撮影法と液滴画像処理法を用いて解析した．その結果，噴射後50μsで噴口近傍の噴霧主流部周囲に微細な液滴が形成され，その後，噴霧先端部の枝状構造の背後で液滴数が増加し，これが最初の着火に寄与する混合気を形成することを明らかにした．

日本機械学会論文集(B編)


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．


NO Reduction Mechanism In a Fuel-rich Diesel Burning Zone with Swirl

ディーゼル機関のNOx低減機構について，急速圧縮装置と全量サンプリング法を用いてディーゼル燃焼場における燃料の熱分解成分とNOの時間履歴を調べるとともに，高速度撮影により火炎挙動を撮影した．その結果，NOは初期燃焼後期から遅れて生成され，燃焼後期まで過濃燃焼場では適当なスワールを付加することによって，拡散燃焼期の火炎帯内でNOを70%以上低減させることを実験的に解析して，NO低減に関してNO還元反応が関与することを明らかにした．


A Study of the Ignition Delay of Diesel Fuel Spray Using a Rapid Compression Machine

ディーゼル噴霧の着火遅れは，機関性能，有害排気物質ならびに機関騒音に大きく影響する重要な因子である．本研究では，着火過程にホットモータード法を適用して，着火遅れは化学的因子と物理的因子から成る2つの期間で構成され，高温域での温度依存性の低下は，噴射初期の物理遅れが支配していることを明らかにした．また，これらの結果から，広い温度範囲で適用可能な着火遅れ式を提案した．


Measurement of Droplet Size, Shape and Velocity In Diesel Sprays using a Single and Double Nano-spark Photography Method

ディーゼル噴霧の微粒化過程は，燃焼過程ばかりでなく機関性能や有害排出ガスを左右する重要な因子である．本論文では，2台のナノ秒スパーク光源によるダブル発光拡大画像撮影法を開発して，測定精度を確認し，高圧常温下の微粒化過程における個々の液滴の時間的·空間的な液滴径とその速度分布を解析した．その結果，噴射初期の液滴速度は，噴霧速度よりも一桁遅い約10m/sで噴霧外周部に向かって飛行し，周囲空気と混合することを明らかにした．

JSME International Journal, Series B: Fluids and Thermal Engineering


ディーゼル噴霧の液滴群の挙動と周囲気体の導入過程に関する研究

ディーゼル噴霧の液滴群の挙動と周囲気体の導入過程に関する研究

ディーゼル噴霧の初期の混合気形成過程を支配する燃料液滴と空気との微視的挙動を明らかにするため，ナノ秒スパーク光源による液滴の二重露光画像を撮影し，液滴の瞬間速度分布を求めるとともに，周囲空気の気流速度をレーザーシート法により計測し，これらの結果から液滴と周囲空気の二次元速度分布を求め，液滴と周囲がストの混合過程を定量化した．その結果，噴霧周囲には，噴射された噴霧によって誘起される気体流れと，噴霧先端部で押し出されて生成されるスケールの大きな渦が存在し，2つの流れが合流する領域でが，滴群と周囲空気との混合気形成に重要な役割を果たすことがわかった．

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series B

日本機械学会論文集(B編)


Investigation of Droplets and Ambient Gas Interaction In a Diesel Spray Using A Nano-Spark Photography Method

ディーゼル噴霧の混合気形成過程における噴霧液滴と周囲空気との流れを解析するため，Arレーザーを用いたダブル発光レーザーシート法を開発して，噴霧周囲の導入空気に適用した．また，ナノ秒ダブルスパーク法により液滴速度の解析し，噴霧の液滴群と導入空気との関係を調べた．その結果，噴射初期においては，液滴群は，導入空気と対抗して噴霧の外側に飛び出すこと．また，噴射中期では，液滴は周囲空気とともに噴霧内に取り込まれることを明らかにした．


ディーゼル燃焼における熱発生率経過がNOx濃度履歴に及ぼす影響

ディーゼル燃焼における熱発生率経過がNOx濃度履歴に及ぼす影響

ディーゼル機関から排出されるNOx低減のための燃焼制御を目的として，空気温度とノズル噴口数を変更し，着火遅れ，初期燃焼量など燃焼特性と，全量サンプリング法を用いて燃焼過程の任意時刻のNO濃度の関係を解析した．その結果，NOの生成·消滅には，初期燃焼量ばかりでなく，主燃焼期間の過濃燃焼が大きく関与することを明らかにして， NOx低減に新しい概念を提案した．

日本機械学会論文集(B編)


A Study on Ignition Process of Diesel Sprays

ディーゼル噴霧の着火過程を詳細に知るため，着火遅れ期間に準備される燃料の熱分解成分濃度の時間履歴を調べた．その結果，燃料噴射直後に燃料の熱分解は開始し，雰囲気温度1000Kを越えると，エチレン，プロピレンなどの不飽和炭化水素が高濃度生成されること，また，この時期光学的に検出される火炎は，圧力から検出した圧力回復遅れ時期よりも早いことを明らかにした．また，高速度撮影により着火時刻の火炎写真を撮影し，噴霧の挙動，火炎発生時期と全量サンプリングによる着火遅れ期間の熱分解成分との関係を総合的に考察した．


ディーゼル噴霧における初期燃料液滴の形成に関する研究

ディーゼル噴霧における初期燃料液滴の形成に関する研究

前報で開発した画像処理法をディーゼル噴霧の初期液滴形成過程に適用して，噴霧の時間特性と空間特性を調べた．その結果，噴射後30μsの初期段階で，ノズル近傍部に10μmの液滴がすでに形成され，これら液滴が初期の着火に大きく関与すること，また，噴射後200μs以降では，噴霧先端部の後部に渦構造を持つ枝状構造が形成され，この領域で微粒化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)


ディーゼル噴霧の液滴画像解析法に関する研究

ディーゼル噴霧の液滴画像解析法に関する研究

小型ディーゼル機関の噴霧特性について，燃料流の分裂と微粒化機構を定量化するため，発光時間30nsをもつスパーク光源による噴霧の瞬間写真を用いて，液滴寸法と形状とを同時に解析できる画像処理法を確立した．その結果，噴霧の画像面情報による個々の液滴の粒径·形状分布の時間履歴計測が可能になった．

日本機械学会論文集(B編)


ディーゼル機関の排出未燃炭化水素に及ぼすリエントラント燃焼室の影響

ディーゼル機関の排出未燃炭化水素に及ぼすリエントラント燃焼室の影響

小型ディーゼル機関の黒煙とNOxの同時低減を目的として，リエントラント燃焼室を設計し，広い運転範囲での微粒子，THCおよびNOxの排気分析と燃焼解析を行なった．その結果，リエントラント燃焼室は，噴射時期遅延による黒煙とSOFの増加なしに，NOxの低減が可能であることを明らかにした．

Journal of The Marine Engineering Society in Japan


菱形リンク·Zクランク機構をもつ往復動内燃機関

菱形リンク·Zクランク機構をもつ往復動内燃機関

内燃機関の動力伝達機構として，従来のピストンクランク機構と異なる菱形リンクZクランク機構を提案し，機構解析とサイクルシミュレーションによる運転特性を理論解析した．また，実際にディーゼル機関を試作してモーター駆動による運転を行なった．その結果，本機構が動力変換機構として成立し，また，上死点付近のピストン速度が遅くすることができることから，代替燃料などの難燃性燃料の燃焼に適することを示唆した．

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


ディーゼル機関の壁面遮熱が未燃炭化水素の排出に及ぼす影響

ディーゼル機関の壁面遮熱が未燃炭化水素の排出に及ぼす影響

高速ディーゼル機関の微粒子と未燃炭化水素の低減に関して，燃焼室壁面にセラミックスを溶射し，壁面およびピストン項面の遮熱がSOFとTHCの生成に及ぼす効果を調べた．その結果，ピストン遮熱では，SOFとTHCを減少させるが，シリンダヘッド遮熱では，逆にTHCを増加することがわかった．また，THCは，炭素数20以下，SOFは，炭素数25までの成分で構成されることを明らかにした．


ディーゼル噴霧の着火過程を詳細に知るため，着火遅れ期間に準備される燃料の熱分解成分濃度の時間履歴を調べた．その結果，燃料噴射直後に燃料の熱分解は開始し，雰囲気温度1000Kを越えると，エチレン，プロピレンなどの不飽和炭化水素が高濃度生成されること，また，この時期光学的に検出される火炎は，圧力から検出した圧力回復遅れ時期よりも早いことを明らかにした．


ナノスパーク光源によるディーゼル噴霧の微細構造の観察

ナノスパーク光源によるディーゼル噴霧の微細構造の観察

非定常高圧噴霧の微粒化は，混合気形成，着火ならびに燃焼を左右する重要な因子である．本研究では，初細噴霧の構造と液滴の形成過程を明らかにするため，ナノ秒スパーク光源を試作して，高速飛行する10ミクロンオーダの微細液滴の拡大静止画像撮影法と画像処理法を確立し，その測定精度について検討した．その結果，噴霧の発達段階における個々の液滴の粒径分布と形状変化を定量的に解析することに成功した．

日本機械学会論文集(B編)


噴霧の着火に及ぼす芳香族炭化水素の影響

噴霧の着火に及ぼす芳香族炭化水素の影響

ディーゼル燃焼において，軽油中の芳香族成分は，着火遅れの伸長や発煙傾向を示すことが知られているが，その機構はまだ不明である．本研究では，芳香族燃料の熱分解に及ぼす雰囲気温度，酸素濃度および直鎖炭化水素燃料との混合割合の影響を全量サンプリング法を用いて調べた．その結果，芳香族を含む混合燃料では，直鎖単体燃料に比べて，燃料の低級化が抑制され，また，発熱を伴わない酸化過程の段階で，酸素を消費して直鎖成分の酸化を遅らせることを示唆した．

日本機械学会論文集(B編)


セラミック壁面がディーゼル微粒子に及ぼす影響

セラミック壁面がディーゼル微粒子に及ぼす影響

ディーゼル機関の排出微粒子の生成機構とその低減法を明らかにするため，噴霧の壁面衝突に着目し，燃焼室壁面をセラミックコーティングして壁面遮熱が微粒子中の可溶有機成分と未燃炭化水素UHCの生成に及ぼす効果を調べた．その結果，UHCの生成は，燃焼室内の平均温度に依存して，壁面遮熱により低負荷時のUHCは低減するが，可溶有機成分の生成は，壁面温度に依存し中負荷時に増加することを明らかにした．

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series B

日本機械学会論文集(B編)


ディーゼル噴霧の混合気形成に及ぼす空気流動の影響

ディーゼル噴霧の混合気形成に及ぼす空気流動の影響

ディーゼル噴霧の混合気形成過程は，初期および主燃焼過程を左右し，NOxや微粒子の生成を支配する重要な過程である．本研究では，混合気形成，着火および燃焼に及ぼす空気流動の影響を，着火遅れ期間の燃料の熱分解成分である低沸点炭化水素に注目して調べた．その結果，空気流速を強化することによって高温域では着火遅れは短縮すること，また，燃焼後期に残留する低沸点不飽和炭化水素濃度が低減し，固形炭素の排出抑制に有効であることを示唆した．

日本機械学会論文集(B編)


ディーゼル燃焼における混合気形成と着火過程に関する実験的研究

ディーゼル燃焼における混合気形成と着火過程に関する実験的研究

ディーゼル機関の燃焼改善とNOxや黒煙などの有害物質の低減には，着火遅れ期間中の混合気組成とその濃度を知ることが重要である．本研究では，急速圧縮装置を用いて単発のディーゼル燃焼を実現し，高温高圧中に噴射された燃料の熱分解成分と燃焼途中の反応ガスを任意の時刻に採取する全量サンプリング法を開発し，800Kを越える高温では噴射直後に燃料は熱分解して，着火遅れ期間中では低沸点不飽和炭化水素を主体にした可燃混合気から成ることを明らかにした．

日本機械学会論文集(B編)


直接噴射式ディーゼル機関の排出微粒子に及ぼすスワールの影響

直接噴射式ディーゼル機関の排出微粒子に及ぼすスワールの影響

ディーゼル機関の排出微粒子に含まれる可溶有機分は，発ガン性を持つ多環芳香族炭化水素を含むため，その低減が急務である．可溶有機分の生成機構を明らかにするため，可変スワール機構を用いて，霧噴霧と壁面との相互干渉を変えて広い運転範囲において微粒子の排出特性を調べた．その結果，微粒子中の可溶有機分は，機関の熱平衡状態，とくに燃焼室壁面温度に大きく影響されること，さらに，過渡運転時にはこのことが重要であることを示唆した．

日本機械学会論文集(B編)


Experimental Study of Fuel AIR Mixture Formation and Ignition process in Diesel Combustion

ディーゼル噴霧の混合気形成と着火，初期燃焼過程との関連を明らかにするため，急速圧縮装置を用いて広い空気流動の範囲での着火遅れ，熱発生率を解析した．さらに，燃焼過程中の低沸点炭化水素を各時刻で全量サンプリングして，高温高圧中の熱分解成分を分析した．その結果，空気温度が700Kより低い場合には，燃料の低級化成分はほとんどみられず，そのため着火遅れが長くなり初期燃焼量が多くなること，また，高温の窒素中においては，不飽和低級炭化水素が噴射開始直後から多量に生成することがわかった．


ピンポン球発射装置を用いたエネルギー変換教材について

ピンポン球発射装置を用いたエネルギー変換教材について

中学校技術科領域の題材である内燃機関について，エネルギー変換の原理を理解させる教材を開発した．ここでは爆発現象を対象として，燃料の種類，気化および点火エネルギーについて実験し，燃料の急激な燃焼による圧力急上昇によって動力取出しの仕組を示した．さらに，この装置を中学校の技術の授業で使用して，生徒の反応，理解度を調査した結果，座学のみによる授業よりもエネルギー変換の原理に興味をもって理解させることができた．


ディーゼル微粒子排出に及ぼす燃料の影響

ディーゼル微粒子排出に及ぼす燃料の影響

ディーゼル機関の排出微粒子に及ぼす燃料の影響を明らかにするため，単シリンダ直接噴射式機関に通常の燃料および混合燃料を用いて実験した．微粒子は希釈トンネルによって補集し，微粒子濃度，固形分および可溶有機分を測った．その結果，燃料中の芳香族は固形分の増加をもたらさないこと，中当量比のSOFには燃料中の高沸点成分が大きく寄与することなどがわかった．


Fuel Effects on Particulate and Hydrocarbon Emissions from a Direct-Injection Diesel Engine

直接噴射式ディーゼル機関から排出される徴粒子と全炭化水素に及ぼす燃料性状の影響を明らかにするため,パラフィン系およびアロマテック系成分の沸点,体積割合を変えて固形炭素分,可溶有機分の排出特性を調べた．その結果, 2環の芳香族成分は,低負荷域の全炭化水素濃度を高め,直鎖高級炭化水素成分は中負荷域の微粒子,とくに可溶有機分の排出に関係することがわかった．


急速圧縮装置によるディーゼ ル噴霧の着火遅れに関する研究

急速圧縮装置によるディーゼ ル噴霧の着火遅れに関する研究

実際機関で認められる1 ms内外の短い着火遅れを急速圧縮装置で実現し，これにホットモータード法を適用して，燃料の加熱，蒸発などの影響を除いた正味の熱解放と，初期の圧力急上昇に至るまでの着火過程を調べた．その結果，着火遅れは空気温度800Kを境にして異なり，高温では着火遅れの温度依存性は小さく，とくに，全着火遅れ中の初期の遅れに対してこの傾向は顕著に現われる．また，低温では，噴油量とともに着火遅れは長くなることなどが明らかになった．

日本機械学会論文集(B編)


実働中のディーゼル機関の着火遅れを実時間計測する試作着火遅れ計を，直接噴射式機関に適用した．その結果，機関の始動直後においては，噴射量を増大すると噴霧の蒸発による温度低下のため，着火遅れが長くなり，初期燃焼が上死点後まで続き，排出全炭化水素濃度が高くなること，また，噴射時期を遅らせるに伴い着火遅れは短縮するが，黒煙を主体とする微粒子濃度が増加することが明らかになった．


ディーゼル機関の着火遅れの直接測定とその応用

ディーゼル機関の着火遅れの直接測定とその応用

ディーゼル機関の着火遅れを実時間で計測，監視するため，シリンダ内圧力から着火時期を検出する帯域フィルタを理論的に検討し，アナログ方式の着火遅れ検出器を試作した．その結果，運転中全サイクルの着火遅れがオンラインデータとして収集，表示され，燃焼解析ならびに汚染物質の生成機構を知るうえで，統計的解析法として有用であることを明らかにした．

Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan


ディーゼル燃焼初期の噴霧発達と熱分解

ディーゼル燃焼初期の噴霧発達と熱分解

ディーゼル機関では，噴射された燃料の気化，混合が重要な役割をはたし，その後の燃焼ならびに汚染物質の生成に大きく影響する．本論文は，実働下における高温のもとでの噴霧の形成過程を解析するため，高速度撮影による噴霧写真と燃焼室内ガスサンプリングのクロマトグラフから，噴霧の熱分解過程を調べた．その結果，着火遅れ期間中において，燃料の低級化が進み， CH4，C2H4，C2H2などの不飽和低級炭化水素から成るガス噴流となって噴霧が発達することを明らかにした．

日本機械学会論文集(B編)


Trend and Origins of Particulate and Hydrocarbon Emission from a Direct-Injection Diesel Engine

小型高速直接噴射式機関の排出微粒子に及ぼす運転変数および設計変数の影響を調べ，可溶有機分と全炭化水素の排出傾向を明らかにした．さらに，それら成分のシリンダ内での挙動を，燃焼室内から直接ガスを抽出して調べた．その結果，高温空気中に噴射された燃料は，すばやくCH4やC2H4などの低級炭化水素に分解し燃焼室壁にそって分布するが，高級炭化水素は，燃焼室内に局部的に偏在することなどが明らかになった．


希釈トンネル法によるディーゼル微粒子の研究

希釈トンネル法によるディーゼル微粒子の研究

ディーゼル機関から排出される粒子状物質には，黒煙のほか可溶有機分が含まれる．これら成分には，変異原性をもつ成分が含まれるため，その低減が急務となっている．本論文は，これら排出微粒子の定量的評価を行うため，小型希釈トンネルを試作し，その測定法を検討し，これを小型ディーゼル機関に適用して，その発生傾向を系統的に調査した．その結果，機関の低負荷域で高負荷域の黒煙と同程度の可溶有機分が排出することがわかった．

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series B

日本機械学会論文集(B編)


A Study of Hydrogen fuelled Compression Ignition Engines, Int. Journal of Hydrogen Energy

水素を燃料とする圧縮点火機関の着火安定性と運転性能をうず室式機関で調べ，さらに，安定な着火を得るため，作動ガスにアルゴン酸素を使用した密閉サイクルを試みた．その結果，圧縮比の低下が可能となり，摩擦仕事の低減により，通常の軽油運転と遜色のない性能が実現でき，しかも，発煙限界の制限のないことにより，高い平均有効圧まで運転が可能であることなどが明らかになった．


Combustion and Pollutant Formation in an Indirect Injection Diesel Engine

間接噴射式ディーゼル機関から排出されるNOxやTHCの生成機構を明らかにするため，副室および主燃焼室から燃焼ガスを微量抽出して，各化学種の時間的，空間的な組成を分析した．その結果，副室内では，強い旋回流に乗って過濃混合気が形成され，その中央部に高温域を生じ，この領域でNOが生成されること，また，主室には，高沸点炭化水素が初期に流出し，NOは主室内ではほとんど生成されないことなどがわかった．


急速圧縮装置によるディーゼル噴霧の着火および燃焼の研究

急速圧縮装置によるディーゼル噴霧の着火および燃焼の研究

ディーゼル燃焼過程の基礎的な解明のため，自由ピストンを用いた急速圧縮装置を開発し，これを噴霧の着火ならびに主燃料過程の解析に適用した．その結果，着火遅れの温度依存性が，高温域と低温域で異なり，また，ある圧力以上では，圧力依存性が小さくなること，爆発的燃焼期に続く拡散燃焼期では，乱流混合が支配的であることなどがわかった．

日本機械学会論文集(B編)


水素ディーゼルに関する研究

水素ディーゼルに関する研究

有害排気物質による大気汚染およびエネルギー不足の観点から，水素は資源面ならびに低公害の面から内燃機関の燃料として有望である．本論文は，水素で作動する圧縮点火機関の可能性について検訂したもので，従来の燃焼系および噴射系では，強いノックや失火を生じるが，うず室式機関で強いスワールを用いて，主燃料の3%程度のパイロット噴射を行うことにより，安定な運転が実現でき，機関出力ならびに燃料消費率とも軽油運転の場合と遜色のないことを明らかにした．

日本機械学会論文集(B編)


ディーゼル機関の燃焼過程の解析

ディーゼル機関の燃焼過程の解析

ディーゼル機関の燃料·空気の不均一な状態のもとで生成されるNOxや排気煙などの有害成分の発生機構を，高速電磁サンプル弁を用いて運転中の燃焼室内から化学種を抽出，分析して明らかにした．その結果，うず室内では，中央部の高温域では2000ppmのNOが形成され，HCはその外周部の当量比の高い領域で局所的に存在することがわかった．

日本機械学会論文集(B編)


Analyses of the Diesel Combustion Process Based on Varying Delay Mechanism --- 1st.Report, Theoretical Model and its Verification

ディーゼル機関の燃焼初めでは，着火遅れ期間に形成された可燃混合気が一気に燃える結果，比較的ゆるやかな燃焼速度に移行するまでに，高い圧力上昇率の時期が存在する．この圧力の急上昇は，ディーゼルノックの原因ばかりでなく，性能，排気煙，窒素酸化物などに大きく影響する．本論文は，この時期の燃焼経路を定めるため，噴霧の蒸発速度を考慮した可変遅れ機構を導入して，理論的に解析し，実験結果ともよい一致が見られた．


可変遅れ機構にもとづくディーゼル燃焼の解析 --- 第2報，先立ち噴射の効果

可変遅れ機構にもとづくディーゼル燃焼の解析 --- 第2報，先立ち噴射の効果

ディーゼル機関の騒音は，燃焼初期の圧力急上昇が主な原因とされ，これは噴射してから着火までに蓄積される可燃混合気量に関係する．これを減らすには，着火遅れの短縮と噴射率の制御が重要である．本論文は，主噴射に先立って，少量の燃料を導入する先立ち噴射の効果を，燃料騒音低減の立場から可変遅れ機構を用いて理論的に解析し，静粛燃焼の条件を明らかにした．

日本機械学会論文集(B編)


可変遅れ機構にもとづくディーゼル燃焼の解析 --- 第1報，理論モデルとその検討

ディーゼル機関の燃焼初めでは，着火遅れ期間に形成された可燃混合気が一気に燃焼するため，比較的緩やかな燃焼速度を持つ拡散燃焼期に移行するまでに，高い圧力上昇率が存在する．この圧力上昇率は，ディーゼルノックの原因になるばかりでなく，機関性能，排気煙，窒素酸化物などの有害排気物の排出に大きく影響する．本論文は，この時期の燃焼経路を定めるため，噴霧の蒸発速度を考慮した可変遅れ機構を導入して，理論的に解析し，実験結果とも良い一致が得られた．

日本機械学会論文集(B編)


Measuremant of Air Flows by Means of Repetitive Spark Method


繰返し放電による気流の測定

繰返し放電による気流の測定

内燃機関の非定常な空気流動を実測するため，繰返し火花放電によって生じるプラズマをトレーサとする流れの可視化法を確立した．まず，高電圧高速パルス発生器を設計，試作し，この測定法の適用範囲を，定常流場，高加速場で検討し，測定精度を確かめた．さらに，この測定法を内燃機関の吸気弁まわり，シリンダおよびうず室内流れに適用して，三次元的な流動状況を明らかにした．

日本機械学会論文集(B編)