燃焼行程とは? わかりやすく解説

燃焼行程

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/06 05:53 UTC 版)

ディーゼルエンジン」の記事における「燃焼行程」の解説

拡散燃焼ディーゼル機関噴霧燃焼における液滴拡散燃焼である。燃焼室内の圧縮加熱した空気液体燃料噴射すると、複数微細な液滴蒸発しながら、個別表面拡散域燃えやすくなり、自己発火拡散燃焼繰り返し、隣の液滴燃え拡がる近年液滴間の燃え拡がりの主要因着火に伴うマランゴニ対流による蒸発ガスの噴出で、着火伝播する分かった。そして重力下では高圧になるほど、自然対流により、マランゴニ対流阻害され燃え拡がり速度低下する。その他、高圧になるほど熱拡散率物質拡散係数減少するため、燃え拡がり速度限界がある。 拡散燃焼一気着火燃焼しないので、火花点火均一予混合燃焼で起こる点火プラグ起点広がる火炎面の伝播はない。適切な着火遅れ拡散混合域の拡大により、良好な拡散燃焼もたらし燃焼室の隅には空気だけが止まっているので圧縮比高くて異常燃焼によるノッキング発生しない。ただし低温始動時や着火性の悪い燃料では長い着火遅れから一気に予混合的に燃焼するディーゼルノック発生する軽油ディーゼル確実に低温始動するため圧縮比を16-18程度にしてきた。この高圧縮比では暖機後の高負荷時に大量燃料噴射が行われると、燃焼室大幅に発火点超えているため、燃料著しく不均一で濃い領域において、気化する前の液滴まで早期発火し酸素状態で不完全燃焼して大量ススPM発生していた。PM発がん性のある大気汚染物質となる。本来は十分に拡散して気化しかけている液滴表面から内部向かって完全燃焼したい。さらに完全燃焼する条件でも空気余剰燃焼ガス高温高圧となるため、余った酸素窒素結合し窒素酸化物NOx)も大量発生する従来は「圧縮着火」の条件優先し、「拡散燃焼」にとっては高圧すぎて、過早着火による不完全燃焼により排気ガス汚く効率低下していた。高圧縮の問題低減しつつ、上死点点火したときの十分な膨張比考えると、自動車用軽油ディーゼル圧縮比14台が良いとされている。この圧縮比燃料自己発火できる手段として燃料噴射高圧化と多段噴射必要になる高圧燃料噴射油滴微細化して気化しやすくし、多段燃料噴射によって空気含んだ拡散領域拡大し高温になりすぎない雰囲気完全燃焼をさせる。低温始動には#予熱機構拡充するこのような不均一な拡散燃焼とは均一混合気燃焼室全体広がる前に発火しているに等しいので原理的にシリンダー容積使い切ることが難しく容積あたりの出力が低い。高圧縮であることから燃焼速度遅く、高回転で運転できないPCCI予混合圧縮着火1995年にはディーゼル機関の低負荷領域PCCI(Premixed Charged Compression Ignition、〔不均一予混合圧縮着火)が実用化される。これは吸気過程燃料噴射不均一な混合気生成した後に一気圧縮着火させるもので、制御されノッキングと言えるのである予混合燃焼なのでPM発生しないうえに、EGR併用して負荷時の燃焼温度低下しディーゼルノックNOx低減しながら、希薄燃焼による燃費向上する手段とされている。 ただしPCCIは高負荷時には激しディーゼルノック発生させるため使用できない。高負荷時の有害排気低減には圧縮比14台で、きれいな拡散燃焼実現することが必要になる

※この「燃焼行程」の解説は、「ディーゼルエンジン」の解説の一部です。
「燃焼行程」を含む「ディーゼルエンジン」の記事については、「ディーゼルエンジン」の概要を参照ください。

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