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ディーゼルエンジン燃焼の温度計測|株式会社ノビテック

ディーゼルエンジン燃焼の温度計測

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ディーゼルエンジン燃焼の温度計測

ディーゼルエンジン燃焼の温度計測

ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)と2色式熱画像計測システムThermera(サーメラ) によるディーゼルエンジン燃焼の温度計測

ご提供:東京工業大学
小酒 先生

今回は、弊社取扱のハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)カラーモデルを使用しディーゼルエンジンの燃焼状態をガラス超しに撮影し、そこから得られた画像を2色式熱画像計測システムThermera(サーメラ)によって燃焼温度の計測を行いました。
高感度センサーをもつPhantom V2512(相当機)での撮影により、高速度撮影下でも燃焼火炎における2波長の放射輝度を取得することができ、燃焼中の高速な温度変化を計測することに成功しております。
結果として10,000コマ/秒の撮影において1300-1900℃帯の計測結果となっております。

ディーゼルエンジンはガソリンエンジンと並ぶ内燃機関の一種で、燃料には軽油が使用されます。ガソリンエンジンとの大きな違いとしてガソリンエンジンは圧縮した混合器に点火プラグから火花を飛ばし着火させ燃焼させる方式ですが、ディーゼルエンジンはピストンによって空気を圧縮し高温となった状態に燃料(軽油)を霧状に噴射することで自然着火、燃焼される方式となっております。軽油を使うことからガソリンと比べて安価でコスト面に優れ、熱エネルギーの交換効率が良いことから燃費も2~3割程度良いとされています。ディーゼルエンジンの燃焼における高速な火炎の温度変化を計測、解析をすること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、NOx(窒素酸化物)やPM(粒子状物質)の低減、CO2削減など環境問題への課題解決に必要な要素となります。

今回、ディーゼルエンジン燃焼による燃焼火炎の温度計測をVision Research Inc.(米国)製ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)のカラーモデルと2色式熱画像計測システムThermera(サーメラ)を用いて行いました。

使用機材

撮影条件

ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)カラーモデル
ハイスピードカメラPhantom  V2512(相当機)カラーモデル

ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)カラーモデル
試験対象 : ディーゼルエンジンの燃焼
フレームレート:10,000コマ/秒

2色式熱画像計測システムThermera
2色式熱画像計測システムThermera

使用ソフトウェア:2色式熱画像計測システムThermera-HS
温度域:1,300-2,500℃

結果説明

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。温度計測に使用したThermeraは物体から放射される2波長間の放射輝度の比と黒体の放射輝度の比から計測するシステムです。一般的に温度計測に使用されるサーモビューワ等の温度計測機器では物体の放射率から温度測定を行いますが、放射率は物体の表面状態や観察する距離・角度によって異なりますので正確な温度測定を行うことは極めて困難です。一方、今回使用しましたThermeraでは物体から発する放射輝度の2波長間における強度比を使用しており、物体の放射率を必要としないので物体の表面状態、観察する距離・角度に関係なく温度の計測が可能となります。またサーモビューワと違い赤外波長を使用していないため、窓超しから撮影した画像からの計測が可能となり、今回のようにディーゼルエンジンの燃焼を窓超しから観察する場合などに最適です。

ノビテックでは様々な高速度現象の可視化に適したハイスピードカメラのラインナップ各種を取り揃えております。各種デモやオンラインでのご相談も承っておりますので、こちらよりお気軽にご相談ください。

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