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2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of Organic Hybrid Additives to Maximize the Thermal Efficiency of Super-Lean Burn Automobile Engines

Research Project

Project/Area Number 21K03901
Research InstitutionSophia University

Principal Investigator

高橋 和夫  上智大学, 理工学部, 教授 (10241019)

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)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
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
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2021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。これによって得られた知見をもとに,2022年度は高圧衝撃波管およびエンジンを用いた実験を実施し,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。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究初年度である2021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順調に進み,2022年度は当初の計画通り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を実施することができた。

Strategy for Future Research Activity

本研究は当初の計画どおり順調に進展しており,計画していた研究内容を変更することなく,当初の到達目標通りの成果を達成できると見込んでいる。

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。これに加えて,2022年度に2023年度予算の一部を前倒し支払請求を行ったが,当初の予算計画通りに研究を遂行することができたため,余剰金が発生した。これらの余剰額は,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。

  • Research Products

    (3 results)

All 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] 衝撃波管の自動車用燃料研究への応用2022

    • Author(s)
      高橋 和夫
    • Journal Title

      日本燃焼学会誌

      Volume: 64 Pages: 340~350

    • DOI

      10.20619/jcombsj.64.210_340

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ジイソブチレンを燃料とした高圧縮比火花点火機関の希薄限界評価2022

    • Author(s)
      小野智也, 北島克紀, 大森佑哉, 境田悟志, 田中光太郎, 金野満, 寺坂典, 青木瑞葵, 高橋和夫
    • Organizer
      日本機械学会2022年度茨城講演会
  • [Presentation] アンモニアを燃料とするエンジン燃焼排ガスの触媒による浄化2022

    • Author(s)
      三浦美理, 青木瑞葵, 山根祥太, 植田達実, 高橋和夫
    • Organizer
      第33回内燃機関シンポジウム

URL: 

Published: 2023-12-25  

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