動力システムの高効率化と環境インパクトの低減
内燃機関は、自動車、船舶、建機、農機、発電プラント、コジェネレーション等の動力源として広く用いられているが、石油系燃料の大量消費と環境影響が大きな問題である。本分野では、内燃機関とこれを中心とする動力システムの高効率化と環境影響物質の排出低減、代替燃料の利活用を図るための研究を行っている。具体的には、現行のディーゼル機関の燃焼改善と後処理による排気浄化、天然ガス、エタノールなどの代替燃料の利用技術の研究、ならびにこれらの基礎となる実験的・理論的研究をテーマとしている。
燃焼改善と代替燃料利用のための実験研究
電子制御式高圧燃料噴射装置を装備したディーゼル試験機関を使用した、低NOx・PMのための燃焼制御と後処理技術の研究、高圧ガス噴射弁を備えた直接噴射機関を用いた、天然ガスの高効率燃焼技術の研究等を行うとともに、エンジン内燃焼を単発模擬する定容燃焼装置を用いた実験研究により、液体燃料噴霧ならびに気体燃料噴流の着火と燃焼の基本的な現象理解と燃焼制御の方針立案をめざしている。
エンジン燃焼モデル・シミュレーションの開発
エンジンにおける燃焼および窒素酸化物(NOx)等の環境負荷物質の生成過程は、シリンダ内のガス流動および乱流特性に大きく影響を受ける。そこで、これらの詳細を明らかにするために、数値流体力学(CFD)による3次元シミュレーションを開発し、これを用いたエンジン内燃焼の予測を行っている。これにより圧縮行程における流動の変化、点火過程、火炎伝播およびNOxの生成などの詳細が明らかになり、現象理解を深めるとともに最適運転条件を探ることが可能となる。
