自動車工学シリーズ 6 エンジンの計測とシミュレーション

宮川 浩小池 誠(編著)

宮川 浩小池 誠(編著)

定価 5,500 円(本体 5,000 円+税)

A5判/248ページ
刊行日:2023年11月01日
ISBN:978-4-254-23589-0 C3353

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内容紹介

エンジン開発の重要なポイントとなる筒内現象に焦点を当て,基礎理論と計測・シミュレーションの幅広い知識を学ぶ。〔内容〕エンジンの熱力学/火花点火エンジン/圧縮着火エンジン/過給システム/シリンダ潤滑/噴霧特性の計測/エンジン筒内の計測/シリンダシステムの計測/.エンジンの燃焼系開発とシミュレーション/他

編集部から

目次

第1章 自動車の動力源としてのエンジン〔小池誠〕
 1.1 エンジンの燃焼方式と社会的課題
  1.1.1 ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの燃焼方式
  1.1.2 エンジンの普及
  1.1.3 大気環境負荷の低減
 1.2 エンジン技術の発展
  1.2.1 ガソリンエンジンの燃焼技術
  1.2.2 ディーゼルエンジンの燃焼技術
  1.2.3 潤滑技術
 1.3 計測・解析技術
第2章 熱力学サイクルと燃焼〔宮川浩〕
 2.1 エンジンの熱力学サイクル
 2.2 基本サイクルの理論熱効率
 2.3 実際の熱効率
 2.4 燃料と燃焼方式
第3章 火花点火エンジン〔宮川浩〕
 3.1 燃焼方式とエンジン特性
  3.1.1 予混合火炎伝播燃焼
  3.1.2 エンジンの特性
 3.2 燃料消費の低減技術
  3.2.1 希釈燃焼
  3.2.2 筒内燃料直接噴射
  3.2.3 その他の燃料消費低減手段
第4章 圧縮着火エンジン〔脇坂佳史〕
 4.1 混合気形成および燃焼方式とエンジン特性
  4.1.1 ディーゼルエンジン内の混合気形成
  4.1.2 ディーゼルエンジン内の燃焼過程
  4.1.3 エンジン性能
 4.2 燃焼技術の進展
  4.2.1 燃料噴射技術
  4.2.2 燃焼室形状
  4.2.3 \(\phi\)-Tマップを使った燃焼コンセプトの提案
  4.2.4 高過給・高EGRによる\(\mathrm{NO_X}\)とPMの同時低減
  4.2.5 予混合燃焼の活用
第5章 過給システム〔岩切雄二〕
 5.1 過給技術の変遷
  5.1.1 過給機の誕生
  5.1.2 出力向上のための過給
  5.1.3 排気・燃費対策としての過給
  5.1.4 過給機の電動化
 5.2 過給機の構造と作動原理
  5.2.1 過給機の種類と構造
  5.2.2 ターボチャージャの作動原理
  5.2.3 圧縮,膨張過程とエネルギーバランス
  5.2.4 圧縮機およびタービン特性
  5.2.5 過給圧制御とターボチャージャのマッチング
 5.3 ターボ過給の技術課題と対応
  5.3.1 ターボ過給の技術課題
  5.3.2 慣性モーメントの低減
  5.3.3 圧縮機作動範囲の拡大
  5.3.4 低速域のタービン出力向上
  5.3.5 暖機・高温対応
第6章 シリンダ潤滑〔稲垣英人・遠山護〕
 6.1 シリンダ潤滑システムの課題
  6.1.1 オイル上がり
  6.1.2 摩耗
 6.2 シリンダ潤滑とオイル上がり
  6.2.1 シリンダへのオイル供給
  6.2.2 ピストンリング部へのオイル供給
  6.2.3 ピストンリング部のオイル挙動
  6.2.4 オイルの蒸発
第7章 噴霧特性の計測〔藤田彰利・井戸田芳典〕
 7.1 噴霧形状
  7.1.1 撮影法
  7.1.2 噴霧角
  7.1.3 噴霧到達距離
 7.2 噴霧粒径/粒度分布
  7.2.1 レーザ回折法
  7.2.2 位相ドップラ法
  7.2.3 レーザ光減衰法
 7.3 噴霧濃度
  7.3.1 レーザ光減衰/レーザ回折CT法
  7.3.2 レーザシート光による噴霧構造(液滴表面積の空間分布)の瞬時計測8)
 7.4 ノズル内および噴孔近傍における流れの計測
第8章 エンジン筒内の計測〔冬頭孝之・福井健二・稲垣和久〕
 8.1 エンジン筒内の観察手法
 8.2 可視化エンジン
  8.2.1 可視化エンジンの構造
  8.2.2 可視化エンジンの高速化
  8.2.3 実機燃焼室形状の再現
  8.2.4 無潤滑運転技術
 8.3 可視化計測手法
  8.3.1 シャドウグラフ
  8.3.2 二色法
 8.4 筒内レーザ計測と活用事例
  8.4.1 LIF 計測
  8.4.2 COの2光子励起LIF 計測
  8.4.3 既燃ガス計測:LIF 法
  8.4.4 燐光法
  8.4.5 LII 法によるsoot 計測
第9章 シリンダシステムの計測〔稲垣英人・遠山護〕
 9.1 シリンダシステム計測の課題
 9.2 オイル上がり現象に関わる計測
  9.2.1 オイル上がり量の計測
  9.2.2 ピストン,ピストンリング計測
  9.2.3 油膜計測
  9.2.4 複合計測24)
 9.3 摩耗計測
  9.3.1 各種の摩耗計測法
  9.3.2 RI トレーサ利用エンジン摩耗計測
  9.3.3 RI トレーサを利用したシリンダボア摩耗計測の事例
  9.3.4 縦型往復動試験機による単体スクリーニング試験
第10章 エンジンの燃焼系開発とシミュレーション(数値流体力学:CFD)〔野村佳洋〕
 10.1 シミュレーションの活用
 10.2 物理現象のモデル化の必要性
第11章 詳細化学反応計算〔野村佳洋〕
 11.1 詳細反応モデル
 11.2 着火遅れ時間
 11.3 層流燃焼速度
第12章 3D C F D 〔野村佳洋・稲垣和久・増田糧・冬頭孝之〕
 12.1 乱流モデル
  12.1.1 k-\(\varepsilon\) モデル
  12.1.2 LES
  12.1.3 k-\(\varepsilon\) モデル(RANS)とLESとの比較
 12.2 噴霧・混合気形成の計算法
 12.3 自着火・点火モデル
  12.3.1 自着火モデル
  12.3.2 点火モデル
 12.4 火花点火燃焼モデル
  12.4.1 予混合乱流火炎の構造
  12.4.2 火炎伝播モデル
  12.4.3 自着火・ノッキングモデル
  12.4.4 熱伝達モデル
  12.4.5 排気エミッションモデル
  12.4.6 燃焼のサイクル間変動
 12.5 圧縮自着火燃焼モデル
  12.5.1 燃焼モデル
  12.5.2 soot モデル
  12.5.3 CI 燃焼の解析事例
 12.6 計算格子
第13章 システムシミュレーション〔稲垣和久・野村佳洋・上田松栄〕
 13.1 システムシミュレーションと1D/0D CFD
  13.1.1 システムシミュレーションのモデル構成
  13.1.2 エンジンモデル
  13.1.3 後処理モデル
  13.1.4 駆動系・車両モデル
  13.1.5 環境・道路モデル
  13.1.6 制御モデル
  13.1.7 システムシミュレーションの活用
 13.2 火花点火燃焼モデル
  13.2.1 燃焼計算法の概要
  13.2.2 乱流燃焼速度モデル
  13.2.3 乱れの計算方法
  13.2.4 自着火・ノッキングモデル
  13.2.5 熱伝達モデル
 13.3 圧縮自着火燃焼モデル
  13.3.1 噴霧・混合気形成モデル
  13.3.2 着火・燃焼モデル
  13.3.3 多段噴射への対応
  13.3.4 熱伝達モデル
  13.3.5 解析事例
第14章 今後の展望〔宮川浩〕
 14.1 エンジン技術
 14.2 計測技術およびシミュレーション技術
  14.2.1 計測技術
  14.2.2 シミュレーション技術
  14.2.3 数理技術の適用
索引

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