研究発表

EGRは低温燃焼を実現して熱損失を低減する一方で，多量のEGRを行うと燃焼速度の低下により熱効率が低下する．これに対し，多気筒機関の第1気筒を燃料過濃雰囲気で燃焼させ，反応性の高いH2やCOなどを含んだ排気全量をEGRガスとして他気筒に供給する“Dedicated EGR”により，SI機関において高EGR化による低温燃焼を実現しつつ燃焼速度を促進することで，熱損失を抑えながら熱効率が向上する可能性が示唆されている．本研究では，素反応数値計算を用いて，Dedicated EGRにより4気筒SI機関の第2～第4気筒に供給される第1気筒の燃焼ガス成分およびH2やCOなどの化学種が自己着火時期に及ぼす影響を調査した．

近年のディーゼルエンジンにおける操作量や制御量の増加，また過渡運転状態での規制対応のため，従来のマップに基づくエンジン制御は限界に近づいている．本研究は，ディーゼルエンジンの排気，燃費，燃焼騒音，性能改善のため,過渡,環境変化に対応した最適な燃焼制御手法を確立することが目的である．オンボードでディーゼル燃焼をモデルベース制御によって制御することを視野に入れディーゼル燃焼の１サイクルの離散化モデルを作成した．ディーゼル燃焼制御を考える上で重要な着火遅れ時間の正確なモデルを作成するため素反応数値計算を行い幅広い雰囲気条件の中で使用できるモデルを作成，ディーゼル燃焼詳細シミュレーションモデルと比較し精度検討を行った．

PCCI機関はディーゼル機関の課題であるすすやNOxの排出量を低減する可能性を持つ．短所となる未燃炭化水素の増加や過度な燃焼騒音については，燃料の二段分割噴射による低減効果が報告されている．本研究ではこの二段分割噴射に着目し，二段噴射PCCI機関の燃焼過程に対する知見を深めるための解析を行った．具体的には，PCCI機関において予混合気の圧縮自己着火過程中に燃料を追加したときの燃焼と，燃料を追加しなかった場合の燃焼を模擬した素反応数値計算をそれぞれ行い，両者の結果を比較することで，燃料の二段分割噴射が中間生成物の生成量や各素反応の熱発生に，ひいては燃焼位相にどのような影響を与えているのかを調査した．

HCCI機関では，高IMEP運転時に燃焼室内のガス圧力が急峻に上昇し，ノッキングが生じる問題がある．ノッキングの回避には燃焼位相を遅延化させ，圧力上昇率を低減させる手法がある．しかし過度な遅延化は，定常運転においてもサイクル毎のIMEPに変動が生じる．本研究では空気，燃料，高温のリブレストEGRガス，低温の外部EGRガスを筒内にトラップするHCCI機関を導入した．EGRで燃焼位相を遅延化させる実験を行い，温度，圧力，流量の計測値および計算により求まる筒内の状態量について，時系列的な推移とパラメータ間の相関関係を調査する．これによりIMEP変動発生時のサイクル間の影響調査，および変動要因の解析を目的とする．

燃料電池の燃料となる水素を炭化水素から取り出す場合，改質器を用いることが一般的である．この方法は水蒸気改質と呼ばれ高温の熱源を必要とする吸熱反応である．SOFCの場合，運転温度は700℃～1000℃と非常に高温であるため，排熱を利用し燃料電池内部で水蒸気改質を起こす直接内部改質が可能である．しかし，直接内部改質には燃料極に炭素が析出してしまうという問題があげられる．炭素の析出は運転電圧の低下や電池性能の劣化を引き起こす原因となる．本研究ではSOFCの燃料極の微細構造をプログラム上で再現し，Ni表面上における水蒸気改質を素反応数値計算により再現することで炭素の析出条件を明らかにする．

HCCI機関は高負荷時において，ノッキングが起きてしまうという問題を抱えている．この解決手法として，燃焼室内局所ごとの予混合気の反応時期を分散させる必要がある．その手法として，燃料の不均質給気を行い，HCCI燃焼時の圧力上昇率の低減効果を検証する．本研究では燃料濃度分布の計測のためLIF法を導入し，燃料均質手法・燃料不均質給気手法における蛍光強度から燃料濃度分布を調査し，着火燃焼過程との比較を行った．

SIエンジン自動車の燃費向上のため、エンジンの過給ダウンサイジングによるポンピングロスやフリクションロスの低減を図る手法がある．しかし，過給や高圧縮比によってトルクを向上させようとすると，低回転時にプレイグニションを起こしやすくなるという問題がある．そのために燃焼室内に液体状態の燃料を直接噴射し，気化熱によってガス温度を下げプレイグニションを防ぐ技術が重要となる．本研究は，燃料供給システムを直噴化することによって筒内につくられる燃料濃度分布や温度分布が混合気の自着火時刻に及ぼす影響について実験的に調べ，プレイグニションとの関連性を調査することを目的とする．

HCCI機関は，予混合気を燃焼室内に給気し断熱圧縮することで，燃料を多点同時自己着火させる内燃機関である．高負荷運転時には，燃焼により急峻な熱発生が生じ，燃焼室内圧力が急激に上昇することで，ノッキングが発生するという問題を抱えている．ノッキング回避の手法として燃焼室内の圧力上昇率を低減することが有効であり,手法の一つとしてEGRガスによる希釈があげられる．本研究では，まず当量比を変化させることで供給熱量の変化が圧力上昇率に及ぼす影響を調査し，その後EGRガスによる希釈に着目し，供給予混合気のEGR率の変化，またそれに伴う組成の変化が燃焼時圧力上昇率に及ぼす影響について調査することを目的と

DEM燃料を内燃機関に適用した場合には，既存の燃焼方式のエンジンでも排出ガスの清浄性など多くのメリットがあることが知られている。この論文では，ＤＭＥを世界最新のエンジン燃焼方式であるＨＣＣＩ燃焼を行うエンジンを開発した。優れた着火燃焼特性を持つＤＭＥの燃料としてポテンシャルについて紹介した。