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本研究は、ディーゼル燃料へ超微細気泡（マイクロ・ナノバブル）を混入させることで、燃焼改善すなわち燃費や有害排出ガスの同時低減が可能となり、環境負荷の低減へとつながることを明らかにしてきた。これまで燃料へ混入させる気体として、空気を用いてきたが、炭酸ガスを用いることで、ディーゼル機関の更なる燃焼改善を図り、燃費と有害排出ガスの同時低減について実験的に解明することを目的とした。
まず、炭酸ガス抽入燃料の物理・化学的特性の解明として、微細炭酸ガス抽入燃料を製造する装置条件、生成条件、気象条件によるナノサイズ気泡径分布、ボイド率 、ゼータ電位をナノ粒子分析装置にて、粘度、表面張力、噴射後の粒径分布の測定と検証、および溶存酸素量、pH、セタン価の測定、ガスクロマトグラフ質量分析装置による化学式構造など、物理的および化学的特性の変化を微細空気泡混入の場合と比較しながらの定量的評価を行った。
次に、機関性能実験および燃焼解析として、ディーゼル機関に超微細炭酸ガス抽入装置を設置して燃料消費率、充填効率、騒音、トルク特性、排気ガス温度、排気エミッション（すす、NOx）、および筒内燃焼圧による燃焼解析などを比較測定し、燃料消費量および排気エミッションの低減評価を行った。機関性能実験ではカーボンバランス法による燃費比較実験の試みと有害排出ガスであるすす、NOxの低減効果を検証した。筒内燃焼圧解析による熱発生率変化により、燃焼時間の短縮効果を検証した。
さらに、ナノサイズ炭酸ガス気泡による燃焼改善効果の向上として、加圧溶解式とナノバブル発生ノズルを組み合わせた超微細気泡混入法について検討、およびEGR燃料製造システムの概念設計を遂行した。結果として、炭酸ガス抽入燃料は燃費低減に有効であることがわかった。理由は燃料中のボイド率と溶存量向上により噴霧時の微粒化が促進し、燃焼速度が向上したものと推察された。
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