石油代替燃料を用いた低圧対向噴射による予混合圧縮着火燃焼の制御
孝田 秀一 1）＊

若井 謙介 2）

A Study of PCCI Combustion Control Method
using Low-Pressure Impingement Spray of DISI Swirl Injectors and GTL FuelHidekazu Koda

Kensuke Wakai

In the research carried out for this paper, an injection strategy for predictably PCCI combustion with Alternative fuelGTL, a series of experiment was carried out using a single-cylinder diesel engine and a spray observation vessel. The
Injection system was devised by several injection timing, rate of injection quantities, and second injection ratio to optimize
for spray to spray collision and spatial and temporal distribution of the mixture. The results show that significant reductionof emissions and improve IMEP.
Key Words: Heat engine, Homogeneous charge compression ignition, Fuel injection / GTL, Impingement spray
1．緒言

日本政府の「2050 年カーボンニュートラル宣言」という排気特性を測定，様々なパターンによる混合気形成過程の変化が燃焼に与える影響を調査した．

高い目標へ向け、既存の燃料インフラを活用できる内燃機

2．実験装置および手法

関において、液体合成燃料の積極的活用により高いエネル

2.1 対向噴射の可視化実験装置及び手法

ギー密度を維持する多様な燃料の利用が求められる(1)．CO2

図 1 に実験装置の概略を示す．内径 200 mm，長さ 500 mm，からの生成も見込まれる GTL 燃料は，セタン価が高く，パ耐圧 9.8 MPa の高圧容器中に延長シリンダを模した壁面 (内ラフィン分に富み，PM の排出の原因となる芳香族成分が非径 75 mm, 長さ 30 mm) を設置し，雰囲気温度を Ta=303 K，

常に少ないという特徴があり，圧縮着火機関に適した燃料

圧力を Pa=1.3 MPa と設定した．シリンダ模擬壁面に開けたであると言える．

ポートからガソリン用スワールノズルを用い，燃料噴射圧

また，排気生成物質 NOx や PM を大幅に低減し得る燃焼

力 Pinj.=12.1 MPa にて対向噴射する．噴射された噴霧はグリ手法である予混合圧縮着火 (PCCI) 燃焼はノック限界によりーンレーザー (波長:532 mm) を使用したシュリーレン光学系

運転領域の制限や排気特性の悪化による制約を受ける．超にて高速度ビデオカメラ (128×128 pixel, 10,000 fps) により撮

高噴射圧力 (350 MPa)と多段噴射による混合気の時間的・空影した．撮影した画像に対し噴霧の巨視的特性と画像相関

間的配置の制御を併用することで PCCI 燃焼での運転領域の法による PIV 解析を用い噴霧挙動の解析を行った．

拡大が可能であると報告されている(2)．しかしコスト面の制約があり，より安価で損失の少ない燃焼制御手法が求められている．そこで本研究では比較的低圧噴射でありながら,様々な混合気形成を実現可能な直噴ガソリン用スワールノ
ズルを燃焼室に対向配置し，様々な噴射パターンにより噴霧同士の衝突と空気導入，混合気形成過程に変化を与え燃焼制御を目指す．まず定容容器を用い，シュリーレン光学
系での燃料噴霧撮影を行い，噴霧の挙動および巨視的な特性を把握する．そして実機，横型水冷ディーゼル機関へ延長シリンダ，ピストンを取り付け対向噴射による燃焼状態，*2021 年 12 月 7 日-9 日 第 32 回内燃機関シンポジウムにおいて発表．
1)琉球大学大学院 (903-0213 沖縄県西原町字千原 1 番地)
2)琉球大学 (同上)

Fig.1 Schematic of spray visualization
2.2 対向噴射のエンジン実験装置及び手法
供試機関の主要諸元を表 1 に，実験装置の概略を図 2 に示す． 供試機関にはスワールノズルを対向に配置し，燃料噴
射圧力は Pinj=12.1 MPa とした．機関回転速度 n=1000±10

rpm とし，筒内圧力履歴はシリンダヘッドに取り付けたピことで Plume 領域が増加する一方，噴霧同士の重なり合い

エゾ式圧力センサ (KISTLER:6061B) で得た圧力を 128 サイ

により高密度領域が増加したと考えられる．

クル平均し，熱発生率を求めた．排ガス中の CO および次に対向に配置した燃料噴射ノズルのうち吸気バルブ直THC 各濃度は NDIR 法，NO 濃度は電気化学セル法を用い下を噴霧が進行する側に配置したノズルを吸気側ノズル，

た自動車排気ガス測定器 (HORIBA:MEXA-584L) にて計測

排気バルブ直下を噴霧が進行する側に配置したノズルを排し，オパシメーター (HORIBA:MXS-001) による黒煙濃度の気側ノズルと定義し，各々噴射時期や，噴射期間に変化を計測も行った．

設けることで燃焼室中における混合気の時間的・空間的形

Table 1 General specifications of test engine

成過程の制御を目指す．

Fig. 3 Schlieren photographs of GTL free and impingement spray
Fig. 2 Schematic of engine system
3．実験結果および考察
3.1 片側噴射と対向噴射の噴霧特性
図 3に片側噴射と対向噴射をシュリーレン法により雰囲気
場密度勾配を可視化し比較した画像を示す．白い領域は雰
囲気密度が低く，噴霧中の微小な粒子が多数存在する領域(Plume 領域)，黒い領域は雰囲気密度が高く，噴霧中の比較的大きな粒子が高い密度で存在すると考えられる領域 (高密度領域) と定義した．噴霧画像を比較すると片側噴射と対向
噴射は時間経過と共に燃料の拡散が進行し，Plume 領域が形成される．対向噴射では噴霧同士の衝突により噴霧の拡散過程が変化し噴射開始からの期間が同一の場合でも高密度領域に拡大がみられた．

Fig. 4 Spray characteristics of GTL free and impingement spray
3.1.1

対向噴射での噴射割合，噴射間隔の影響

次に対向配置されたノズルの噴射時期や，噴射間隔を変

図 4 (a) に噴射開始からの片側噴射と対向噴射の噴霧先端化することで燃焼室中における噴霧と混合気の時間的・空到達距離と噴霧幅を示す．噴霧先端到達距離に着目すると間的過程の制御を目指す．まず総噴射期間 IPtotal= 4.0 ms とし，

片側噴射，対向噴射ともに一定の傾きを保ったまま増加す

各ノズルの噴射割合を分割 ，吸気側ノズルの噴射期間る傾向から噴射終了後も高い貫徹力を維持することがわか

IPIN=2.0~3.0 ms，排気側ノズルの噴射期間 IPEX=1.0~2.0 ms とる．噴霧幅に着目すると対向噴射は片側噴射に比べ噴霧衝

偏りを持たせることで噴射割合を変化した．

突時 T=1.4 ms 以降増加する．これはスワール噴霧の旋回流

図 5 (a) に噴射割合に偏りを設けた場合の対向噴霧内のが対向し衝突することにより噴霧進行方向の速度成分が衝

Plume，高密度各領域の噴霧面積を示す．IPIN:IPE= 2:2 ms に突面に沿う形で偏向，周方向速度成分の増大をもたらした

対し，2.5:1.5, 3:1 と噴射割合に偏りを設けることで，偏りの結果噴霧幅が増加したと考えられる．

ない場合に比べ Plume 領域は噴射開始後 T=6.0 ms 以降増加

図 4 (b) に示す Plume，高密度の噴霧面積を見ると，対向する傾向をとる．スワール噴霧の旋回流が対向し衝突する

噴射は片側噴射に比べ Plume 領域がすべての期間で増大しことにより噴霧進行方向の速度成分が衝突面で旋回流に沿た．高密度領域も衝突後から全ての期間で増大が見られ噴

い，周方向速度成分の増大をもたらすと共に，噴射割合に最大値が 22 ％増加している．これは周方向に噴霧が広がる

偏りを設けることで噴霧の貫徹力に差が生じ噴射割合の少ない側の噴霧で拡散が進みつつある領域を，多い側の噴霧

3.1.2 PIV による噴霧挙動解析と空間的配置の比較が押し拡げ Plume 領域が増加したと考えられる．しかし噴噴霧の空間的配置の変化について評価を行うため，PIV 解

射割合の偏りを大きくした 3:1 では，2.5:1.5 に比べ Plume 領析による速度コンター図を用いて噴霧挙動の比較を行った．

域は減少する．噴霧同士の貫徹力の差が広がることで衝突

噴射割合，噴射間隔を設けない条件 (Case 1), IPIN : IPEX = 3:1

による押し拡げられる量が減少したためだと考えられる．

ms と噴射割合のみを設けた条件 (Case 2), 噴射割合を設け，一方，高密度領域は噴射割合に偏りを設けることで噴射開さらに吸気側ノズルの噴射時期θinj=1.0 ms 遅延することで始 T=4.0 ms 以降減少する． 噴射割合の偏りにより中空円錐

噴射間隔⊿t を設けた条件 (Case.3) の比較を行う．

状のスワール噴霧が片方では十分発達できず，逆側では発図 6 に噴射開始後 T=2.0~6.0 ms での各条件における速度コ達したため円錐部での噴霧同士の重なり合う領域が衝突後ンター図を示す． Case 1 は噴射開始後 T=4.0 ms において噴に生じ，衝突後の貫徹力の減少が抑えられたと考えられる．

霧外縁に沿って速度の高い領域が広く分布する．噴霧同士

次に噴射割合を同一とし噴射間隔を設けた場合の対向噴の貫徹力が拮抗した形で衝突，周方向へ拡散が起こるため

霧を比較していく．PIN=2.0 ms, IPEX=2.0 ms に固定し吸気側ノだと考えられる．しかし，T=6.0 ms では速度が高い領域がズルに対し排気ノズルの噴射時期θinj=0.0~3.0 ms と遅延する少ない．次に噴射割合を設けた Case 2 に着目すると T=4.0 ms

ことで噴射間隔⊿t を設けた．

で吸気側から噴射される噴霧の先端部に速度の高い領域が

図 5 (b) に噴射間隔を設けた場合の対向噴霧内の Plume，

集中し，T=6.0 ms においても速度の高い領域が排気側に分高密度の各領域の噴霧面積を示す．同時噴射に比べ噴射間布する．噴霧同士の貫徹力の差が大きくなることで衝突後隔⊿t=1.0 ms の場合，噴霧面積中の Plume 領域は噴射開始後も吸気側から噴射された噴霧が高い貫徹力を維持したまま

T=10 ms において最も増加した．先行して噴射された中空円

進むため長期間にわたり比較的速度が高い領域が維持され錐状のスワール噴霧の拡散されつつある領域を後から噴射たと考えられる．Case 2 に比べさらに噴射間隔を設けた Case

された貫徹力の高いスワール噴霧が内側から押し広げなが3 に着目すると T=4.0 ms で吸気側から噴射される噴霧の外縁ら進行する形で混合気が形成されたため Plume領域が増加し部に沿って速度の高い領域が分布し，T=6.0 ms でも排気側たと考えられる．しかし噴射間隔をさらに設けた⊿t=3.0 msに速度の高い領域が広く分布する．先行して噴射された噴では先行し十分発達した中空円錐状の噴霧が後から噴射さ射期間の短い中空円錐状のスワール噴霧の拡散されつつあれた噴霧を包み込み拡散を抑えることでPlume領域が減少する領域を，後から噴射された噴射期間が長く貫徹力の高いると考えられる．高密度領域に着目すると噴射間隔の変化

スワール噴霧が内側からさらに押し広げながら進行する形に関わらず最大値は大きく変わらないものの，発生時期がで拡散が発生するため高い速度領域が広く形成されたと考遅延する．噴射間隔を設けることで噴霧同士の衝突時期がえられる．

遅延し重なり合いによる高密度領域の増加も遅れたと考えられる．

対向噴射において噴射割合や噴射間隔を設けることで混合気の時間的，空間的配置に影響を及ぼす噴霧の速度分布

次に PIV 解析による速度コンター図を用い，噴霧挙動をに変化を与えることが可能であることが分かった．

把握することで空間的配置の変化を比較する．

Fig. 5 Effect of change injection quantity rate
or injection timing on spray area

Fig. 6 Velocity Distribution of Impinging Spray3.2

実機への対向噴射の適用と片側噴射との比較

3.2.1

噴射割合，噴射間隔の変化が燃焼に与える影響

対向噴射時の燃焼状態・排気状態を把握する為に対向噴

対向噴射を適用することにより燃焼完結性の向上と，そ射と吸気側，排気側からの片側噴射による機関排気特性をれによる急峻な燃焼で NO 生成量が増加することが分かった．

比較する．噴射時期はθinj=-30~-150 °ATDC まで進角する．

そこで総噴射期間 IPtotal=3.0 °へ 1.0 °削減しノッキングの抑制

総噴射期間 IPtotal=4.0 °とし対向噴射は吸気側ノズルの噴射期

および NO の低減を図る．さらに対向噴射の噴射割合，噴射間 IPIN=2.0 °，排気側ノズルの噴射期間 IPEX=2.0 °とし，片側間隔およびその同時変化を行うことで混合気形成の時間

噴射は噴射期間 IP=4.0 ° とすることで相互の比較を行った．

的・空間的配置を変化し燃焼・排気特性について比較を行

図 7 (a) に噴射時期θinj=-90 °ATDC における筒内圧力および熱発生率を示す．低温酸化反応の発現時期は排気側からった．
図 8 (a) に噴射時期θinj=-50 °ATDC，IPIN : IPEX= 2:2 °に対し，の片側噴射 IPEX=4.0 °が一番早い．噴射初期の噴霧が加熱さ

2.5:1.5, 3:1 と噴射割合を設け偏らせた場合での筒内圧力およ

れた排気バルブ側を通過する際に噴霧の拡散蒸発が促進し，び熱発生率を示す．高温酸化反応の発現時期は吸気側から

予混合気形成が比較的早期に開始されたからだと考えられの噴射割合が多い場合が比較的早く，高温酸化反応における．高温酸化反応の発現時期は対向噴射のほうが早く，片る熱発生率の変化が二段階で進行している．これは噴射割

側噴射のいずれよりも高い熱発生率となり，燃焼期間の短合が多い吸気側の噴霧が噴射割合の少ない排気側の噴霧とい急峻な燃焼となる．対向噴射では噴霧同士の衝突と噴霧

シリンダの中心付近で衝突，衝突後の噴霧は高い貫徹力の外縁部における拡散の促進により比較的予混合気量の増加

持った吸気側からの噴霧に押され比較的高温な排気側に移率が大きくなったためだと考えられる．

動し，加熱による噴霧の拡散と蒸発が促進し，早期に混合

図 7 (b) に各噴射時期における機関排気特性を示す．噴射気が形成されたためだと考えられる．また柴田(3)はトルエン

時期の進角に伴い，片側噴射の CO, THC は増加するが，対と n-ヘプタンを混合した NTL 燃料において，高温酸化反応

向噴射の CO は減少し，THC は一定の値をとる．対向噴射における 2 段目の燃焼発現と，1 段目と 2 段目の着火温度差の場合燃焼室中心で噴霧が衝突するため，噴霧がシリンダにより急峻な燃焼が抑制されたことを報告している．排気側面近傍のクエンチング (消炎) 領域に入ることなく燃焼し，側に混合気を配置した場合，反応過程において加熱の影響

燃焼完結性の悪化が抑えられたためだと考えられる．NO にを受けることでパラフィン系炭化水素における反応性の高着目すると対向噴射では TDC 付近では比較的少なく，θinj=

い分子とそうでない分子が 2段燃焼の熱発生をもたらしたと-90 °ATDC 付近で最大値をとるのに対し，片側噴射では考えられる．

TDC 近傍で一番 NO が多く，噴射時期の進角とともに減少

図 8 (b) に各噴射時期における機関排気特性を示す．どのする．対向噴射は時間当たりの噴射量多く噴射初期の噴霧，場合においても噴射時期の進角に伴い， CO, THC は増加す

混合気の空気導入が進まない．比較的当量比の高い状態でる傾向をとり，変化は少ない．一方で NO に着目すると噴射熱発生も急峻にならず NO は少なくなったと考えられる．し割合の偏りがない場合では TDC 近傍で一番 NO が多く，噴かし，噴射期間の進角と共に衝突の影響による噴霧の拡散

射時期の進角とともに減少するのに対し，噴射割合の偏りと急速な空気導入により良好な当量比の予混合気量が増加を設けた場合では TDC 付近では少なく, θinj=-40°ATDC 付近

し急峻な熱発生とともに NO が増加したと考えられる．

でピークをとる．噴射割合の偏りがない場合は噴霧同士の貫徹力が拮抗した状態で衝突，拡散が発生するためシリンダ中心付近で早期に混合気が増加する．一方噴射割合に偏りを設けた場合は噴霧同士の貫徹力に差が生じるため，噴霧同士の重なり合いが生じ，衝突直後は混合気の拡散が少ない．しかし混合気形成期間が確保されることで予混合気量は増加し，θinj=-40 °ATDC 付近で NO が増加したと考えられる．IMEP に着目するとθinj=-50 °ATDC 以降，噴射割合の偏りを設けた場合が設けない場合に比べ IMEP が増加し，排気側からの噴射割合が多い場合が一番高い．貫徹力の差に
より吸気側に混合気が形成される場合，排気バルブからの加熱による噴霧の拡散蒸発が促進されず，早期では良好な当量比の混合気量が少ないため，着火遅れ期間が伸び，等容度の高い燃焼となったことから IMEP が増加したと考えら

Fig. 7 Effect of change spatial distribution of the spray on engine
performance and emissions (θinj=-30~-150 °ATDC, IPtotal=4.0 °)れる．

間の増加と共に燃焼温度が低下したことで NO 生成量が減少したと考えられる．また噴射時期θinj=-30~-40 °ATDC において吸気側を進角し噴射間隔を設けた場合，排気側を進角した場合に比べ NO が増加する．噴霧同士の衝突位置が排気側となるため排気バルブ傘部からの影響により混合気形成速度が比較的向上し，予混合気量が増大したためだと考えられる．吸気側を進角し噴射間隔を設けた場合，噴射時期θ
inj=-60 °ATDC 以降は失火し運転が継続できなかった．噴射

時期の進角化に伴い，噴霧同士が吸気側で衝突する条件において予混合気量が相対的に減少したためだと考えられる．
Fig. 8 Effect of change injection quantity rate on engine
performance and emissions (θinj=-30~-70 °ATDC, IPtotal=3.0 °)
次に噴射割合を同一とし噴射間隔を設けた場合の燃焼状
態・排気状態の特性について比較を行う．IPIN= 1.5 °, IPEX=
1.5 °に噴射期間を同一とし吸気・排気側それぞれ 10 °進角し
噴射間隔を変化することで噴射間隔⊿t を設けた．
図 9 (a) に噴射時期θinj=-50 °ATDC，噴射期間 IPIN=1.5 °,IPEX=1.5 °,噴射間隔⊿t=10 °での筒内圧力および熱発生率を示
す．低温酸化反応の発現時期は吸気側を進角し噴射間隔を設けた場合が一番遅れている．吸気側から燃料を早期に噴射した場合，筒内圧力温度が低い状態での噴射になり微粒

Fig. 9 Effect of change injection timing on engine

化拡散，混合が進まない状態で噴霧が排気側へ進む．そのperformance and emissions (θinj=-30~-70 °ATDC, IPtotal=3.0 °)後，排気側から噴射された噴霧と排気バルブ側で衝突し拡

3.3 多段噴射における噴射割合の変化が燃焼に及ぼす影響

散と混合が起こると想定されるが，早期に噴射された側の対向噴射に噴射割合の変化と噴射間隔を設けることで噴噴霧で混合が進まなかった影響から低温酸化反応の発現時

霧の混合気形成過程を制御し，低温酸化反応，高温酸化反期における良好な当量比の予混合気生成が進まなかったた

応の発現時期と規模，機関，排気特性の変化が確認された．

めだと考えられる．高温酸化反応は吸気側を進角し噴射間

そこで総噴射期間 IPtotal=5.0 °と燃料投入量を増加することで，隔を設けた場合，発現時期は遅延し，比較的高い熱発生率

IMEP の向上と，噴射時期θinj=-60~-100 °ATDC のさらなる進をとる．吸気側からの早期噴射が比較的拡散，混合が進ま

角化，早期化，多段噴射による混合気形成速度の遅延化をない状態で進行し，排気側で衝突することで両側の噴霧の用い，急峻な燃焼の抑制および NO 生成量の低減を図る．ま拡散，混合に対し排気バルブ傘部からの加熱により蒸発，ず同一噴射時期におけるノズル毎の噴射割合を等しくし 1段

空気導入の促進により混合気形成速度が比較的増加し，高目，2 段目の噴射割合を変化させた場合の影響を確認する．

温酸化反応発現時期における予混合気量が増大したためだ

1 段目噴射期間 IP1 と 2 段目噴射期間 IP2 をそれぞれ，と考えられる．排気側を進角し噴射間隔を設けた場合，低IP1:IP2=1.0:1.5, 1.5:1.0 と変化させ比較した．

温酸化反応，高温酸化反応共に発現時期に変化はなく低い

図 10 (a) に 1 段目噴射期間θ1 inj= -70 °ATDC，2 段目噴射期

熱発生率をとる． 排気側からの早期噴射が排気バルブ直下

間θ2 inj= -60 °ATDC，噴射間隔⊿t=10 °における 1 段目と 2 段を進行することにより蒸発，拡散速度が増加することで比目の噴射割合を変化させた場合の筒内圧力および熱発生率

較的密度の低い噴霧を形成した後，吸気側で噴霧同士が衝を示す．対向多段噴射を用いることで燃料投入量の増加，突する．吸気側はバルブ傘部が加熱されておらず常温のた

噴射時期の早期化にも関わらず失火と急峻な燃焼を抑制す

め混合気形成速度は比較的穏やかに進行したため，予混合ることが出来た．また多段噴射による混合気形成速度の遅気量が減少したためだと考えられる．

延化により比較的早期噴射にも関わらず燃焼期間は増加し

図 9 (b) に各噴射時期における機関排気特性を示す．噴射たと考えられる．IP1=1.0 °, IP2=1.5 ° の場合は比較的低温酸化間隔を設けることで CO，THC は増加し NO は減少する．片反応と高温酸化反応の発現時期が早期化している．1 段目噴側を早期に噴射することで混合気形成期間が比較的増大し，射期間 IP1=1.0 °と短い場合，噴射率の低下により貫徹力の低

相対的に希薄予混合気量も増加，燃焼期間も増加したこと

い噴霧が衝突し中央部で留まり，2 段目の噴射によって 1 段

から燃焼完結性が悪化したため CO，THC が増加し，燃焼期目の噴霧が押し拡げられる．一方 1 段目の噴射割合が多い

IP1=1.5 °場合 1 段目の比較的高い噴射率の噴霧が高い密度で側で噴霧の衝突が発生するため，噴射時期の進角にも関わ存在する中央部に 2段目の噴射割合の低い噴霧が重なり合うらず混合気形成速度が緩やかであり，着火点で相対的に良形になり衝突による拡散が大きく発生しない．予混合気量

好な予混合気が形成されたためだと考えられる．

の増加が進まず低温酸化反応の遅延化と燃焼期間の長期化が進んだと考えられる．
図 10 (b) に各噴射時期における排気特性と機関特性を示す．

図 11 (b)に各噴射時期における排気特性と機関特性を示す．
Case 3 は Case 1, 2 と比べ，噴射時期を進角すると CO，THCの値は減少する傾向をとり，IMEP は比較的高い．対向多段

IP1=1.0 °, IP2=1.5 ° の場合は比較的 CO，THC 減少し，IMEP

噴射を適用し噴霧の衝突位置，衝突時期を制御し，混合気の増加からも燃焼完結性が向上していることが分かる．1 段の時間的空間的形成に変化を与え，さらに排気バルブ傘部

目噴射期間 IP1=1.0 °と短い場合， 2 段目噴射によって 1 段目

による加熱の影響を強く受けない吸気側に混合気が配置さの噴霧の拡散が促進することで良好な予混合気量が増加しれるため，噴射時期を進角しても混合気の希薄化を抑え燃たためだと考えられる． NOはどの条件においても比較的低焼完結性の悪化を抑制できることがわかった．

い値を示す．噴射時期の進角と，多段化による空気導入量増加により混合気の希薄化が起こることで NO の生成が抑制されたと考えられる．

Fig. 11 Effect of two-stage injection and mixture formation
on engine performance and emissions
4. 結言

Fig. 10 Effect of 1st and 2nd injection quantity rate on engine

噴霧の可視化実験と実機によるエンジン実験によって，

performance and emissions (θinj=-60~-100 °ATDC, IPtotal=5.0 °)GTL を用いた低圧対向噴射，対向多段噴射の噴霧特性およ3.3.1 噴射間隔による空間的配置の変化が燃焼に及ぼす影響

び燃焼状態，排気特性に対し以下の知見を得た．

対向多段噴射において 1 段目と 2 段目の噴射割合や噴射間1.

隔を設けることで反応の抑制と燃焼期間の増大，燃焼完結性の悪化が見られた．そこで吸気・排気側にも噴射間隔⊿t

対向噴射を適用することで噴霧同士の衝突により混合気形成速度が向上し燃焼完結性が向上する．

2.

噴射割合・噴射間隔を変化することで混合気形成過程を設けることでさらに混合気の空間的配置の制御も加えるの制御，燃焼状態・排気状態に変化を与えることがでことで対向多段噴射による抑制された反応と同時に燃焼完

きる．噴射割合・噴射間隔を同時に設けることで IMEP

結性向上を試みる．IP1=1.0 °, IP2=1.5 °, 1 段目と 2 段目噴射間が増加するが NO も増加する結果となった．

隔⊿t=10 °一定とした基本条件 (Case 1)，Case 1 から吸気側噴

3.

対向多段噴射を適用し，適切な噴射割合，噴射間隔に

射パターンを 10 °進角し噴射間隔⊿t を設けた条件 (Case 2)，

よって混合気を適切に配置することで CO, THC，NO のCase 1 から排気側噴射パターンを 10 °進角し噴射間隔⊿t を増加を抑え IMEP を増加することが可能である．

設けた条件 (Case 3) と定義しそれぞれ比較を行った．
図 11 (a) に各条件における筒内圧力および熱発生率を示す．
吸気側を進角し噴射間隔を設けた Case 2 は，Case 1 と比べ高温酸化反応の発現時期は遅延し，低い熱発生率をとる．1 段

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JSAE ENGINE REVIEW Vol.11 No.4(2021)(2) H. Kosaka, S. Sato ： Combustion Characteristic of Offset

目，2 段目共に噴霧が排気側で衝突するため加熱による蒸発，

Orifice Nozzle Under Multi Pulse Ultrahigh Pressure Injection

空気導入の促進により混合気形成速度は比較的高く，噴射and PCCI Combustion Conditions, SAE International Journal of

時期の進角化に伴い希薄な予混合気が相対的に増加し，燃Advances and Current Practices in Mobility, Vol.2, No.2,

焼期間の増加と低温燃焼へ移行したと考えられる．排気側

pp.1002-1012(2020)を進角し，噴射間隔を設けた Case 3 は，Case 1 と比べ高温酸(3) 柴田元：ガソリン型 HCCI エンジン用燃料の研究開発,

化反応の発現時期が早期化し，高い熱発生率をとる．吸気

ENGINE TECNOLOGY REVIEW Vol1.No.5, pp.45-49(2009)