2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of Organic Hybrid Additives to Maximize the Thermal Efficiency of Super-Lean Burn Automobile Engines
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21K03901
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
高橋 和夫 上智大学, 理工学部, 教授 (10241019)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 光太郎 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10455470)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ハイブリッド添加剤 / ノッキング / 超希薄燃焼 / 高圧衝撃波管 / 単気筒エンジン / スーパーリーンバーン / 着火遅れ / 希薄限界 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球温暖化を阻止するには，二酸化炭素（CO2）の排出割合が大きい自動車への対策が急務である。多岐に渡る自動車の温暖化対策技術の中で，内燃自動車エンジンの熱効率向上は近未来の現実的かつ確実な選択肢として極めて重要である。現在，ガソリン車の熱効率向上として超希薄燃料燃焼が注目されているが，同技術のメリットを生かして最大限の熱効率を得るには，ノッキング回避（反応抑制）と点火後の安定した火炎伝播（反応促進）が不可欠となる。本研究では，燃料に添加剤を加えて燃焼の化学反応を制御することにより，相反するこれらの２つの課題の同時解決を図る。ノッキングが問題となる低温（< 800 K）では，低温燃焼中の連鎖担体ラジカルを捕捉して自着火反応を抑制する一方で，火炎伝播の安定性に関連する高温（< 1000 K）では，逆に燃焼反応を促進するという２つの機能をもつクリーンなハイブリッド有機系添加剤の開発を行い，熱効率の飛躍的な向上を目指すものである。
研究初年度である本年度はノッキング回避を目的として，分子シミュレーション計算による候補物質のスクリーニングを行い，低温領域で燃焼を抑制させる機能をもつ有機化合物を抽出した。得られた知見をもとに，次年度以降の計画であった高圧衝撃波管およびエンジンを用いた実験の一部を前倒しで実施し，シミュレーション計算で予測された高いアンチノック性能がリグ試験および実機試験の双方で得られることを検証・確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究初年度である本年度はノッキング回避を目的として，分子シミュレーション計算による候補物質のスクリーニングを行い，低温領域で燃焼を抑制させる機能をもつ有機化合物を抽出した。この研究プロセスが予想以上にはかどり，早期に完了することができたので，次年度以降に計画されている高圧衝撃波管を用いたリグ試験による評価・検証とエンジンによる実機検証の一部を前倒しで実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は当初の計画以上に順調に進展しており，既に次年度以降の研究内容の一部を前倒しで実施している。計画していた研究内容を変更することなく，引き続き前倒しで実施することにより，当初の到達目標を超えた成果を達成できると見込んでいる。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響を受けて，成果発表の場である学会がオンラインで開催されたため，当初予定していた旅費に主に余剰が発生した。これらの余剰額は多額ではなく，次年度の成果公表のための経費として繰り越し使用する計画である。
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