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ガソリンエンジンの燃焼-燃焼火炎とOH発光の観察|株式会社ノビテック

ガソリンエンジンの燃焼-燃焼火炎とOH発光の観察

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ガソリンエンジンの燃焼-燃焼火炎とOH発光の観察

ガソリンエンジンの燃焼-燃焼火炎とOH発光の観察

ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機) によるガソリンエンジンの燃焼-燃焼火炎とOH自発光現象の観察

ご提供:同志社大学 千田・松村研究室 様

弊社取扱のハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)のカラー、モノクロの2モデルを使用しガソリンエンジン内の燃焼火炎を撮影しました。カラー機では燃焼火炎の全体の挙動を撮影し、モノクロ機では通常のカメラセンサーの波長感度では捉えることが困難とされているOH自発光現象を捉えました。高感度モノクロセンサーを搭載したハイスピードカメラV2512(相当機)とI.I(イメージインテンシファイア)、そしてOH発光の波長のみを透過させるため309nmのバンドパスフィルタを用いることで明るく鮮明に撮影することに成功しました。

ガソリンエンジンとは、ガソリン燃料と空気の混合気を圧縮しスパークプラグよる火花放電によって燃焼させ動力を出力する内燃機関の一つです。ガソリンエンジンの燃焼によって生み出されるピストンの往復運動がクランクシャフトを通じ回転運動へと変換されタイヤの駆動力となります。ガソリンエンジンの研究は自動車における最重要課題とされる燃焼効率改善、CO2・HC・NOxなど環境汚染物質の削減を実現するための重要課題とされています。またOH自発光現象とは火炎中のラジカル自発光の一つで、燃焼反応強度を推し量る指標として着目されています。エンジン燃焼の高速度な現象の可視化・解明は改題解決に大きな役割を担っております。

今回、ガソリンエンジン内の燃焼火炎の様子をVision Research Inc.(米国)製ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)のカラーモデル、モノクロモデルの2台を用いて可視化撮影しました。Phantom V2512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。低照度下や自発光現象の高速度撮影において従来機以上に明るく鮮明な撮影が可能となっており、カラー機では燃焼全体の挙動を鮮明に捉え、モノクロ機では超高感度センサーを活かし、I.I(イメージインテンシファイア)と309nmのバンドパスフィルタを組み合わせることにより今まで撮影が困難であったOH自発光現象の撮影に成功しています。

機材セッティング

使用機材

機材名:ハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)カラーモデル、モノクロモデル

試験対象 : ガソリンエンジン

撮影条件:
フレームレート:36,000コマ/秒
解像度: 512x800ピクセル
露光時間:10μ秒

結果説明

ガソリンエンジン内の燃焼火炎とOH自発光現象をハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)カラー、モノクロ機を用いて可視化撮影しました。通常、ハイスピードカメラを用いた高速現象の撮影ではブレのないシャープな画像を取得するためにシャッター速度(露光時間)を短くする必要があります。そのため画像としては全体的に暗くなります。明るく撮影をするためには一般的には照明を用いるのが通例ですが、燃焼実験における燃焼火炎の観察の場合、自発光する火炎の様子を観察するため照明を使用することは出来ません。自発光現象を明るく鮮明に可視化するためにカメラが持つセンサー感度が非常に重要な要素となってきます。今回使用しましたハイスピードカメラPhantom V2512はシリーズ最高感度を有しており、従来機では捉えることができなかった微弱な火炎の観察にも最適な機種となっております。また通常のカメラセンサーの波長感度では撮影が困難とされているOH自発光現象の撮影に、I.I(イメージインテンシファイア)と309nmのバンドパスフィルタを組み合わせることにより成功しました。

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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