自動車のCO2排出量削減にも貢献、エンジンの熱効率50%を上回ることに成功

京都大学は、乗用車用のガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンともに、正味最高熱効率50%を上回ることに成功したと発表した。石山拓二 エネルギー科学研究科教授、飯田訓正 慶應義塾大学特任教授、大聖泰弘 早稲田大学特任研究教授らの研究グループが実施した。

自動車の電動化が進む中で、2040年でもハイブリッド車やプラグイン・ハイブリッド車も含めて、世界の全自動車保有台数の約89%は、内燃機関が搭載されると予測されている。世界中のCO2排出量を削減するためには、内燃機関の熱効率向上は不可欠となっている。

現在、市場に出ている乗用車のエンジンの熱効率は40%程度。プロジェクトでは過去40年間かけて自動車企業が10%ほど向上させた熱効率を、5年間という短期間でさらに10%引き上げるという野心的な目標を掲げていた。

今回の研究は、ガソリンエンジンについては、超希薄燃焼(スーパーリーンバーン)、ディーゼルエンジンについては、高速空間燃焼の実現に成功した。さらに両エンジンに共通する損失低減のための研究開発によって、機械摩擦損失の低減技術、ターボ過給システムの効率向上技術、熱電変換システムの効率向上技術を開発した。これらの技術を統合した結果、ガソリンエンジンでは51.5%、ディーゼルエンジンでは50.1%の正味最高熱効率を得ることができたという。

今回の成果は、今後数十年間は主流と予測されている内燃機関を搭載した自動車による
環境負荷を低減し、世界の二酸化炭素(CO2)排出量の削減に貢献するもの。さらに、燃焼分野の基礎科学を発展させると同時に、日本の産業競争力の強化をもたらすものだと説明する。

これらの成果は、複数の企業と大学が連携する「産産学学連携」で得られたものであり、プロジェクト終了後もこの体制を持続させる取り組みを産学が開始している。

この研究は、内閣府 総合科学技術・イノベーション会議の戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)「革新的燃焼技術」プロジェクトの一環として実施されたもの。同プロジェクトでは、東京大学の金子 成彦 教授らにより、自動車エンジンの3次元燃焼解析ソフトウェア「HINOCA(火神)」、PM(粒子状物質)生成のモデル「RYUCA(粒神)」、および自動車エンジン燃焼のモデルベース制御システム「RAICA(雷神)」の構築にも成功している。

ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンともに正味最高熱効率50%超を達成

カテゴリー: 製造 , 自動車 , エネルギー   

大島 純一郎

大島 純一郎Author

証券系システムエンジニアやIT系資格対策問題集の編集、IT系Webメディアの編集記者などの経歴を生かして、企業向けIT関連の記事制作に携わる。専門は、IT、金融、医療分野。医療情報システムの企画/構築、運用に関する知識を有する専門者としての資格、医療情報技師、情報セキュリティアドミニストレータの保有者。

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