超希薄燃焼と水噴射でガソリンエンジン熱効率52 ％を達成
温度成層化によるノッキング抑制と冷却損失低減効果


研究
公開日：2020.04.24



要点

・空気過剰率を上げた超希薄燃焼ガソリンエンジンに筒内水噴射を適用
・ピストン上に低温水蒸気層を形成し、ノッキングと冷却損失を効果的に低減
・乗用車用ガソリンエンジンとして世界最高水準の図示熱効率52.6 ％を達成




概要

東京工業大学 工学院 システム制御系の小酒英範教授、長澤剛助教、佐藤進准教授らは、慶應義塾大学の飯田訓正名誉教授、横森剛准教授らとともに、空気過剰率を2程度まで上げた超希薄燃焼ガソリンエンジンに筒内水噴射を適用し、これまで40 ％程度だった乗用車用エンジンの正味熱効率を51.5 ％、図示熱効率を52.6 ％に向上させることに成功した。

高い熱効率が期待される超希薄燃焼ガソリンエンジンだが、さらなる熱効率向上を目指すには高負荷領域におけるノッキング抑制と冷却損失低減が欠かせない。同グループは燃焼室内のピストン表面近くに水を噴射して低温水蒸気層を形成することにより、超希薄燃焼においても燃焼を悪化させることなくノッキング抑制と冷却損失低減を実現することを目指した。

各種の条件を最適化し、最終的には圧縮比を17まで上げることで乗用車用ガソリンエンジンとしては世界最高水準の熱効率を達成した。これらに加え、水噴霧の可視化と熱流束の計測により当初の狙い通りピストン表面近くに低温水蒸気層が形成されていることを示唆する結果を得た。

本研究成果は、英国機械学会の国際学術誌「International Journal of Engine Research」オンライン版に4月6日付で掲載された。

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全文は下記URLで

https://www.titech.ac.jp/news/2020/046821.html