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Study on volumetric ignition using laser breakdown-assisted long-distance discharge

Research Project

Project/Area Number 18K03992
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 19020:Thermal engineering-related
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

AKIHAMA Kazuhiro  日本大学, 生産工学部, 教授 (30394547)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩田 和也  日本大学, 生産工学部, 助手 (40803953)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords点火 / 火花点火エンジン / レーザー / レーザーブレイクダウン / 燃焼 / プラズマ / 希薄燃焼 / 放電 / 火花点火機関 / 火花放電 / 内燃機関
Outline of Final Research Achievements

We proposed new volumetric ignition method called as “LBALDI (Laser Breakdown Assisted Long-distance Discharge Ignition) “to improve the lean burn limit of a spark-ignition gasoline engine. The purpose is to clarify the fundamental characteristics and demonstrate the effectiveness of LBALDI that combines laser breakdown and high voltage application. The discharge distance is the longest when the angle between the laser and the high voltage application is around 90 °. The fuel dependence was investigated using a constant volume vessel, and it was found that LBALDI is an effective ignition method for the fuel/air mixture with Lewis number larger than unity. Using a rapid compression machine, we also demonstrated the effectiveness of LBALDI even in a high-pressure conditions similar to an engine. The purpose of this research has been achieved.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、長距離放電の形成とそれによる広域点火を実証し、レーザーブレイクダウン支援長距離火花放電という新しい放電形態を用いる点で独創的であり、革新的な新点火方法が提案された。エンジンの燃費向上とクリーン排気が実現でき、特に高効率が期待できる高過給・高EGR・希薄燃焼エンジンに有効と考えられ、二酸化炭素削減など社会的にも大きな意義を持つ。放電閾値電圧の低下のメリットを生かし、電極摩耗が問題のスパークプラグに代わる次世代点火法として、特に耐久性を重要視する定置型、あるいは船舶用エンジンへの応用も期待できる。またアンモニアなどカーボンニュートラル燃料の点火へも応用でき、本技術の波及効果は大きい。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 2 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Numerical Analysis of Soot Emission from a Direct-injection Spark-ignition Gasoline Engine using a Compact-size Soot-formation Model2021

    • Author(s)
      渡邊 竜之介、橋本 淳、田上 公俊、金 尚明、窪山 達也、森吉 泰生、秋濱 一弘
    • Journal Title

      Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan

      Volume: 52 Issue: 2 Pages: 213-219

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.52.213

    • NAID

      130007988083

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
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    • Author(s)
      橋本 淳、渡邊 竜之介、田上 公俊、石井 一洋、秋濱 一弘
    • Journal Title

      Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan

      Volume: 51 Issue: 6 Pages: 991-998

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.51.991

    • NAID

      130007928900

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
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    • Author(s)
      秋濱 一弘
    • Journal Title

      Journal of the Combustion Society of Japan

      Volume: 62 Issue: 199 Pages: 40-48

    • DOI

      10.20619/jcombsj.62.199_40

    • NAID

      130007798611

    • ISSN
      1347-1864, 2424-1687
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      橋本 淳、石井 一洋、秋濱 一弘
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      Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan

      Volume: 50 Issue: 6 Pages: 1515-1522

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.50.1515

    • NAID

      130007751079

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
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      秋濱 一弘、門脇 直哉、今村 宰、石井 一洋、橋本 淳
    • Journal Title

      Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan

      Volume: 50 Issue: 5 Pages: 1255-1260

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.50.1255

    • NAID

      130007711493

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
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      Takahashi Eiichi、Sakamoto Shun、Imamura Osamu、Ohkuma Yasunori、Yamasaki Hiroshi、Furutani Hirohide、Akihama Kazuhiro
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      Journal of Physics D: Applied Physics

      Volume: 52 Issue: 48 Pages: 485501-485501

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ab39af

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      Iwata Kazuya、Koide Hiroki、Imamura Osamu、Yamasaki Hiroshi、Akihama Kazuhiro
    • Journal Title

      Energy

      Volume: 188 Pages: 115959-115959

    • DOI

      10.1016/j.energy.2019.115959

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      金子 成彦、草鹿 仁、山﨑 由大、溝渕 泰寛、秋濱 一弘
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      Journal of the Combustion Society of Japan

      Volume: 61 Issue: 197 Pages: 201-212

    • DOI

      10.20619/jcombsj.61.197_201

    • NAID

      130007690590

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      1347-1864, 2424-1687
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      熊 仟、武田 拓也、窪山 達也、森吉 泰生、秋濱 一弘、橋本 淳、鈴木 央一
    • Journal Title

      Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan

      Volume: 50 Issue: 3 Pages: 711-716

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.50.711

    • NAID

      130007652652

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
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    • Author(s)
      今村 宰、文 鉉太、岩田 和也、秋濱 一弘
    • Journal Title

      Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan

      Volume: 50 Issue: 3 Pages: 737-742

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.50.737

    • NAID

      130007652659

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
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  • [Journal Article] Study on Soot Formation Model for Gasoline Surrogate Fuel2018

    • Author(s)
      秋濱 一弘, 由井 寛久, 生井 裕樹, 岩田 和也, 今村 宰, 石井 一洋, 橋本 淳
    • Journal Title

      Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan

      Volume: 49 Issue: 6 Pages: 1132-1137

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.49.1132

    • NAID

      130007521549

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
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      秋濱一弘
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      自動車技術会 シンポジウム 「多様なニーズに対応する計測・診断技術」
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    • Author(s)
      秋濱 一弘、津江 光洋、友田 晃利、野村 浩司、松村 恵理子、ほか4名
    • Total Pages
      216
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254231496
    • Related Report
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URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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