イオン電流の原理とイオン電流から計算できる燃焼状態
“3D-CFDモデル+化学反応式”による検証

モデルベース開発



内燃機関のイオン電流の原理

ICEのイオン電流の原理は良く知られているように、火炎に(ケミカルとサーマル)のイオンが存在し、電圧を印加すると電流が流れます。
この電流を検出・解析することで燃焼の状態がわかります。


ディーゼルエジンのイオン電流(1)

ディーゼルエンジンのイオン電流も原理は同様で、火炎中のイオン電流を検出します。
但し、拡散燃焼の為、反応式は複雑で、多くの化学種のイオンが同時に存在します。


ディーゼルエンジンのイオン電流(2)

・・・3D-CFD+化学反応式による原理の検証@・・・
IC.incのイオン電流検出システムは クランク角度毎に、燃焼室内の分布を考慮して、様々な化学種を計算しています。


ディーゼルエンジンのイオン電流(3) 

・・・3D-CFD+化学反応式による原理の検証A・・・

※ICEF2013-19090 MODELING OF ION CURRENT SIGNAL IN DIESEL COMBUSTION
燃焼期間中の様々な化学種をリアルタイムに計算します。

ディーゼルエンジンのイオン電流(4) 

・・・3D-CFD+化学反応式による原理の検証B・・・

※ICEF2013-19090 MODELING OF ION CURRENT SIGNAL IN DIESEL COMBUSTION
イオン電流からほとんどの燃焼情報を引き出すことが可能です。
・様々な化学種から計算したイオン電流と実測のイオン電流が一致
・反応熱から計算した燃焼圧も一致
※ イオン電流から燃焼状態(排気ガス,燃焼圧等)を計算できる




オンライン イオン電流検出システム
エンジン制御にイオン電流を用いることで燃焼効率を最大限に引き出す。
MBD(モデルベース開発)を用い3Dから1Dモデルを作成し、サイクル間リアルタイム制御が可能。



燃費性能の向上を図り 厳しい排出規制に対応

燃焼状態を直接計測し 成分・圧力の可視化で制御を最適化

燃焼の化学反応をリアルタイムに解析し、MBD技術で制御に応用することは究極のエンジン性能を引き出す大きなカギとなります。
今回IC.incが開発したシステムはイオン電流検出結果をサイクル毎に制御に生かすことが可能です。

・センサーはリアルタイムで電子制御情報を送付

・希薄燃焼等次世代エンジンの更なる燃費向上 

・cycle by cycleベースの個別シリンダー制御で燃費や排出規制に対応

・圧力センサーに比べて導入・メンテナンスコストが低い

・MBD技術による計測の可視化で制御技術開発の最適化


内燃エンジンのイオンベースセンシング技術の概要




以下のセンサーが不要になる
1.タイミングセンサー
  点火系 噴射系制御
  過渡現象適合
2.燃焼センサー
  圧力 (CA50,ピーク圧 ,等.),
  燃焼異常 火炎(伝播)速度
3.パフォーマンスセンサー
  シリンダーバランス
4.排出センサー
  パーティクル NOx
5.圧力センサー
  シリンダー内の信号から
  燃料圧 検出
イオン電流を検出することで、従来様々なセンサーを必要としたパラメータを3Dから1Dのモデルに変換することが可能です。
ひとつのパラメータから様々な情報を得ることで、燃焼効率を直接制御することが可能です。 


お問い合わせ先
株式会社 NEAT
愛知県名古屋市千種区池下1-11-21
TEL:052-764-3311 FAX:052-764-3632

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