14 INCA IN ENGINE RESEARCH The Environmental Effect of Diesel Particulate Matter Stefan Berlenz氏、Dr. Uwe Wagner、 Institut für Kolbenmaschinen (IFKM)、Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ディーゼル微粒子物質の環境への影響モバイルエンジンテストベンチでの煤煙微粒子の制御生成最新の乗用車用ディーゼルエンジンは、燃費と出力トルクの点でスパークイグニッションエンジンを上回る性能を発揮します。排ガス中の有害排出物は、高い噴射圧と排ガス再循環装置（EGR）、そして可変容量ターボチャージャ（VGT）と高い過給圧によって最小限に抑えることができます。高い噴射圧は混合気の生成を改善し、煤煙微粒子の排出量を減らします。現在、2500barを超える噴射圧の燃料噴ついて、その実現性と成功の可能性を評価によって、大きく影響を受けます。機動性射システムが開発中です。高いEGR率と高しました。このため、KITでは初めての試みのあるエンジンテストベンチでの実験では、い過給圧を組み合わせることで、燃焼室のとして、煤煙微粒子の発生源を再現する機拡散律速燃焼の比率を下げるとともに微粒温度を下げる効果があり、結果として窒素動的なエンジンテストベンチが作られ、AI- 子の排出量を減らす代替的な噴射ストラテ酸化物（NOx）の排出量が削減されます。ジ（ブロック噴射など）の研究が行われましかし、エンジンの設計と製造におけるこ DA（Aerosol Interaction and Dynamics in the Atmosphere、エアロゾル相互作用うした高度な改良が進んでも、燃焼のプロと大気の力学）実験施設に設置されました。荷、エンジン回転数の影響、ならびに排ガセスが不均一であれば、規制値に適合できした。一方、EGR率、噴射圧、エンジン負スの気体部分、微粒子濃度と粒度に対するないほどの量の煤煙微粒子とNOxを排出しこの種のものとしては世界で唯一の設備で微粒子フィルタ再生の影響などが主な解析てしまいます。このような状況を背景としあるAIDA の霧箱では、ディーゼル排出微対象となりました。また、多様な微粒子組て、カールスルーエ工科大学（ KIT ）の粒子が気候や天候に及ぼす影響について広成が環境に及ぼす影響についても、一連の Institut für Kolbenmaschinen（IFKM、範な特性解析が可能です。この大気過程に解析の中で研究されました。レシプロエンジン技術研究所）の研究者たおいて、特殊な計測機器類（CPC：粒子数ちは、燃料消費を最適化しながら排出物を濃度測定器、SMPS：走査型移動度粒径測機動性のあるエンジンテストベンチ減らせる革新的な燃焼方法、技術、戦略を定器、 FMPS ：高速移動度粒径分析器、この機動性のあるエンジンテストベンチに研究しています。こうした研究の核となる SP2：単一粒子煤光度計）を用いて、微粒は、最新のEuro5適合のディーゼルエンジテーマは、充填サイクル、混合気の生成、子の数と粒径分布、ならびにディーゼル微ン1基が搭載されました。これはVGTター燃焼、そして排ガス生成の解析です。粒子物質の化学組成と光学的特性を解析すボチャージャ、低温EGR、高圧マルチ噴射、ることができます。また、排ガス汚染度微粒子フィルタといった、現時点で利用で（FSN）と、排ガス中のNOx、HC、CO、きるすべての技術を盛り込んだエンジンで、ディーゼル排出微粒子の大気過程への影響予備研究として、IFKMはカールスルーエ工 CO2、O2含有量も計測されます。科大学（ KIT ）の気象気候調査研究所オープンなBosch社製エンジン制御ユニットによって作動し、INCAを用いて適合さ（IMK）と共同で、ディーゼル排出微粒子煤煙微粒子の物理的および化学的特性は、が及ぼす大気過程への影響調査の新手法に微粒子とNOxの排出量削減を目指した対策れました。 R E A LT I M E S カールスルーエ工科大学（KIT）レシプロエンジン技術研究所（IFKM）技術的装置 ■ ■ ■ ■ 24基のエンジンテストベンチ 2基の低温エンジンテストベンチ（−20℃） 2基の小型エンジンテストベンチ 2基の急速圧縮装置 ■ 高圧ポンプ用テストベンチ ■ フローレートテストベンチ ■ 1基の透明エンジン ■ シリンダ内の研究用のオプティカルチャンバ燃焼プロセスの開発 1）熱力学 ■ 高圧および低圧インジケーション ■ 標準的な計測（p、T、m、V） ■ 排ガスの計測 ■ 煤煙と微粒子の質量計測 ■ 特殊な計測（GVA、質量分析、 INCAを用いた指標、データ収集、適合イオン電流） 2）光学装置 ■ 光ファイバと組み合わせたカメラまたは光検知器 ■ 二色法（煤煙、温度） ■ 高速度カメラ ES581 CANバスインターフェースUSBモジュールによって、エンジンECUやセンサ、アクチュエータ類（EGRバルブ、スワールフラップ、VGTポジション、スロットルボディ）に対してINCAでCCP（CAN適合プロトコル）などのCAN接続ができるように結果最新のEuro5適合ディーゼルエンジンは、包括的な研究ノウハウを築くのに適していました。この研究ノウハウにより、ディーゼル微粒子の排出物とエンジン作動状態のランク角の同期タイミングで収集されます。相互依存性を表せるようになりました。AIDA実験を成功裏に終えた後、ディーゼルエンジン、エンジンマネジメントECU、計測機器、そしてINCAソフトウェアが含ま点火、噴射、燃焼の各プロセスを内燃機関の作動状態は、ECUパラメータ、れるこの機動的エンジンテストベンチは、シミュレートする自主開発のアル空燃比、インジェクタ電流、シリンダ内の研究と教育のさまざまな用途に利用されるゴリズム圧力曲線によって描写されます。空燃比の予定です。その展開の一つとして、学生の ■ 圧力曲線と充填サイクルの解析計測には、ETASのLA4ラムダメータが用方たちが最新鋭のエンジン開発ツールに触 ■ 市販のゼロ次元、一次元、二次元、いられていました。計測・適合ソフトウェれるという機会をもたらします。 ■ ■ Schlieren計測技術 PIV、LIV、LDA なりました。すべてのエンジンパラメータと熱力学の測定変数は、時間周期またはク 3）数値解析 ■ 三次元シミュレーションモデルアINCAは、エンジンの作動中に行われるエンジンECUへのオン・ザ・フライ・アクセスを可能にしました。テストは、エンジン特性に基づいた試作品モードによって行われたり、EGR率、噴射圧、マニフォールド圧（VGTのポジションによる）、スワールフラップとスロットルフラップの位置、ならびにサイクルごとの燃料噴射の量、時間、タイミング、回数のプリセット値に基づく遠隔制御によって行われたりしました。 J 2/2011 15 16 INCA IN ENGINE RESEARCH 排ガスシステムでの微粒子計測計測技術最初の希釈 120°C 炭化水素の減少のため 300°Cの気化ユニット 2回目の希釈微粒子分光計粒度5.6―560nm 10Hz（FMPS）／ 2.5∼1000nm 30∼120s (SMPS) エンジンからの排出物 • 微粒子 • 炭化水素課題革新的なエンジン技術の要求は、確実に高まっています。最新のエンジンマネジメントシステムは非常に可変的で複雑です。エンジンテストベンチ上での研究は、多数の制御変数の調整を必要とします。実験者は、研究用エンジンに関して、できるだけ多くの作動パラメータへのアクセスを求めています。また、こうしたアクセスにおいては、個々の制御変数の影響が個別に解析可能であること、そして意図しない相互作用の発生が防止されていることが保証されなければなりません。ソリューション洗練された適合ツールINCAは、関連するすべての制御変数と計測変数のモニタリングを可能にし、実験者の負荷を大幅に軽減します。このツールはエンジンのすべての作動パラメータに対して無制限のアクセスをもたらし、制御装置による調整、あるいは固定された設定への適合を要望どおり可能にします。メリット新しいシステム、技術、手法の研究開発は、ETASツールの展開によって理想的にサポートされます。ETASツールは、利用可能な選択肢を制限することなく、タスクを達成するための効率的な方法を研究者に提供します。