エンジン燃焼室内の燃焼密度変化の可視化

燃焼室内での燃焼による密度変化の様子をVision Research Inc.（米国）製ハイスピードカメラPhantom V2512（相当機）のモノクロモデルとCAVITAR(フィンランド)製可視化用レーザー照明を用いて可視化撮影しました。Phantom V2512(相当機)はISO感度モノクロ：100,000、カラー：10,000とシリーズ最高感度を有し、フル解像度1280ｘ800ピクセル時に25,600コマ／秒の超高速撮影性能を備えたハイエンドモデルです。照明として使用しましたCAVILUX Smartモデルは最短20nsの超短パルス、高繰り返し、高輝度、高出力の均一な照明用のダイオードレーザーです。短波長のレーザーにもかかわらず、干渉縞のでない低コヒーレント設計で、高輝度で均一な光を照射できます。高速度カメラと同期を使用することが可能で高速現象をブレのない画像として捉えることが可能になります。

本事例では、燃焼による密度変化を燃焼室上部、ピストン頂部の反射を利用しシャドウグラフ方により撮影しております。シャドウグラフ方とは光源を測定部に通過させカメラに直接受光させることで、影絵のように像の輪郭をシャープに撮影することが可能となる撮影手法の一つです。

高速度カメラを用いた燃焼現象の可視化はエンジン燃焼の研究において最も重要とされる燃焼効率改善、環境汚染物質の削減などの課題解決に必要な要素となります。今回使用しましたハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)は撮影速度、感度ともにシリーズ最高性能を有しており、高速現象を明るく鮮明に捉えることができます。また照明として使用しましたCAVILUXは高速度カメラと同期することが出来るので、カメラの露光タイミングに合わせ短いパルス照明を入れることにより、カメラのシャッター速度の限界を超え高速度現象をブレのない画像としてシャープに捉えることが可能なります。これらのカメラと照明を組み合わせによって、今回燃焼の密度変化の高速な流れも鮮明に撮影することに成功しております。