－ －31A Study on the Diameter of Elongated Spark Discharge Chanel in Flow Field in the Ignition Plug for Gasoline EngineChien-hua FU, Osamu IMAMURA, Kazuhiro AKIHAMA and Hiroshi YAMASAKIIt is important to reduce carbon dioxide emissions to combat global warming. Regarding the powertrain of automobiles, it is necessary to improve thermal efficiency, and one promising technology for gasoline engines is lean burn. In lean burn, since the laminar burning velocity decreases, the turbulent flow is intensified to shorten the burning time. Stable ignition in the high-velocity and high-turbulent flow is required in combination with advance ignition timing. The discharge path at the spark plug gap is elongated by the flow and this elongation is expected to affect the electric current and voltage profiles which corresponds to the energy input into the premixed gas and the behavior of the ignition such as ignition position and development of flame kernel. It is important to understand this phenomenon in order to model the effects of such discharge path elongation on the ignition behavior including the restrike and shortcut phenomenon. With this background, the discharge characteristics at the spark plug gap in the flow were investigated using a small wind tunnel to contribute to the revised ignition model. Although the known ignition model with discharge path elongation is able to predict the electric current and voltage profiles, the details of discharge path deformation are not included. Therefore, the deformation of the discharge path in the flow was observed using a high-speed camera. In addition, since the interpretation and reason for the decrease in electric voltage with the 1/3 power of electric current are unclear in the known model, an analytical discussion was conducted, showing that the known model can be explained qualitatively using the diameter of the discharge path as a function of the electric current. The analytical result was applied to the experimental data and the expected relation between the diameter of the discharge path and electric current under certain conditions was shown.Keywords: spark ignition, ignition, plasma, flow field, Child-Langmuir lawガソリンエンジン用点火プラグにおける 流動により延伸した火花放電の直径に関する考察 世界的なCO2の低減の方向性から内燃機関においても熱効率の向上が求められており，ガソリンエンジンにおいてはリーンバーンが熱効率の向上策として有望視されている．リーンバーンでは層流燃焼速度が低下するため乱流強度を高めて燃焼期間を短縮する必要があるが，流動の強化と点火時期の進角化が相まって安定して点火することが困難になってくる．流動がある場合には，放電した放電路が流動によって引き伸ばされ，場合によっては放電が維持できなくなり，放電路が短絡，再放電するような現象も観察される．流動による放電路の延伸は放電路の抵抗値の増加をもたらし，電流，電流のプロファイルが変化する他，放電路の変形により点火位置や初期の火炎の挙動に影響を及ぼす．ガソリン筒内の燃焼をモデル化する上で，このような放電路の延伸と再放電を含めた点火のモデリングが必要であり，そのモデル化を目指して本報告では小型風洞を用いて流動中での火花放電実験を実施した．火花放電の延伸を含んだ実験式がすでに知られおり，電流，電圧プロファイルの予測はある程度は可能であるが，点火位置に影響を及ぼす放電路の変形に関する詳細は含まれていない．そのため高速度カメラを用いて火花放電路の変形の様子を観察した．またこの実験式は電流，電圧など現象をよく再現するものの，電圧の増加とともに電流がおよそ 1/3 乗で減じていくことに関しての物理的な解釈がないことから，解析的な検討を進め，放電路径を電流の関数として定義することで，従来の実験式を定性的に説明できることを示した．この解析結果をもとに実験データの解析を実施し，一部の条件においては放電路径と電流値の間に相関がみられることを示した．キーワード：火花点火，点火，プラズマ，流動，チャイルド・ラングミュアの式Journal（掲載誌）Journal of Institute of Electrostatics Japan, Vol. 44 No. 1, pp.26-31 (2020) (in Japanese) DOI: 10.34342/iesj.2020.44.1.26Published Paper
元のページ ../index.html#33