新形式の既燃ガス掃気法・バルブシステムを用いたパルスデトネーションエンジンの実証

采用新型已燃气体扫气方法和阀门系统的脉冲爆震发动机演示

基本信息

批准号：
12J03831
负责人：
松岡健
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J03831/
关键词：
パルスデトネーションエンジン

项目摘要

本年度は、パルスデトネーションエンジンにおける新たな既燃ガス掃気法として、液滴を燃焼器内へ噴霧することで既燃ガスを掃気する液滴パージ法(LIP法)を提案・実証した。1.液滴パージ法(Liquid-Purge Method、LIP法)の実証用試験装置を制作し・実証試験を行った。液体として、取り扱いが容易・安価な水を用いた。液滴噴霧には、高時間応答・高制御性を有する自動車用燃料インジェクターを用いた。燃料にエチレン、酸化剤に酸素を用いた。実証試験の結果、100Hz～350Hzでの安定したPDE作動を確認した。これにより、従来のバルブレスPDE運転モード[特願2010-148692]における燃料―酸化剤混合気の希釈を解決し、純酸素燃焼を実現した。また、高周波数作動の実証によって、液滴パージ法が高周波数作動PDEに応用可能であることを実証した。単気筒PDEにおける最高作動周波数350Hzは世界最高である。安定作動は、作動周波数・燃焼器体積によらず、パージ厚さ(蒸発した蒸気層の厚さを表わす特性長)のみで決定することが明らかになった。供給した液滴が全て飽和蒸気になったと仮定すると、1PDEサイクルあたり約60mm以上のパージ厚さがあれば、安定作動することが実験的に明らかになった。2.提案・実証した液滴パージ法は、従来のガスによる既燃ガス掃気とは異なる全く新しい掃気法であり、現在特許出願中[特願2013-001246]である。本方式によって純酸素燃焼・高周波数作動が可能であり、小型・高性能PDEを実現できると考えられる。

今年，我们提出并论证了通过向燃烧室喷射液滴来清除已燃气体的液滴吹扫法（LIP法），作为脉冲爆震发动机的一种新型已燃气体清除方法。 1. 我们制作了Liquid-Purge法（LIP法）的演示试验装置，并进行了演示试验。使用易于处理且廉价的水作为液体。采用具有高响应时间和高可控性的汽车喷油器进行液滴喷射。使用乙烯作为燃料并且使用氧气作为氧化剂。演示测试的结果是，PDE 在 100Hz 至 350Hz 范围内稳定运行。这解决了传统无阀PDE运行模式中燃料-氧化剂混合物稀释的问题[专利申请号2010-148692]，实现了纯氧燃烧。此外，通过演示高频操作，我们证明了液滴净化方法可以应用于高频操作偏微分方程。单缸PDE最高工作频率350Hz，为全球最高。很明显，稳定运行仅由吹扫厚度（代表蒸发蒸汽层厚度的特征长度）决定，与运行频率或燃烧室体积无关。假设所有供给的液滴都变成饱和蒸气，实验表明只要每个PDE循环的吹扫厚度为约60mm或更大，就可以实现稳定的操作。 2. 我们提出并演示的液滴吹扫方法是一种全新的吹扫方法，不同于传统的使用气体对已燃气体进行吹扫的方法，目前正在申请专利[专利申请号2013-001246]。这种方法能够实现纯氧燃烧和高频操作，并被认为可以实现紧凑、高性能的偏微分方程。