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エンジン燃焼排気制御グループ

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グループ概要

当グループは、自動車メーカが直面している「競争前領域」の共通課題など自動車業界の全体的なニーズを正確に捉え、エンジン燃焼と排出ガス浄化に関する先進技術の開発に向けた基礎的および先導的研究を行っています。また、次世代エンジンシステムの実用化に資する研究開発を実施し、運輸部門の石油依存度低減に貢献。さらに、自動車燃料に係わる国内外標準化を継続的に推進しています。

研究領域とテーマ

  1. 産業ニーズ対応型エンジンシステムの基盤研究
    • 車両トータルシミュレーションモデルの構築
    • エンジン燃焼由来及びEGRデポジット生成メカニズムの解明
    • 排出ガス浄化システムの動作および劣化挙動予測技術の研究開発
  2. 次世代エンジンの実用化に資する研究開発
    • 新燃料を用いた高効率圧縮自着火燃焼研究
    • 革新的噴霧・着火・燃焼技術
  3. 自動車燃料の標準化研究開発
    • DME燃料の国内外標準化

メンバー

グループ長 内澤 潤子 Researcher ID ORCID
メンバー 木下 幸一 Researcher ID ORCID   |   水嶋 教文 Researcher ID ORCID   |   黄 魏迪 Researcher ID ORCID   |   鈴木 俊介 Researcher ID ORCID   |   佐々木 基(兼務) Researcher ID ORCID   |   小熊 光晴(兼務)Researcher ID ORCID
ポスドク PRATAMA Raditya Hendra Researcher ID ORCID   |   GONG Huifeng Researcher ID ORCID
招聘研究員 武田 好央   |   小渕 存   |   日暮 一昭

研究紹介

エンジン燃焼と排出ガス浄化に関する研究開発

※ 画像クリックで拡大表示



先進X線技法による燃料噴霧計測

シンクロトロンX線(SPring-8、米国アルゴンヌ)を用いた燃料噴霧計測技法

・ノズル内部および燃料噴霧直後の密度や速度が高い領域における燃料の可視化及び定量解析

⇒ 新たな噴霧モデルの構築
【シンクロトロンX線光源】

代表的な
計測項目
【 A. ノズル内部解析 】


【 B. ノズル近傍の分裂過程解析 】
【 C.ノズル近傍の噴霧ダイナミック解析 】

多環芳香族炭化水素の生成機構解明研究

  • 煤の前駆体になるなど、環境負荷の大きい多環芳香族炭化水素の低減が急務である
  • しかし、燃焼反応中における反応メカニズムは必ずしも解明されていない
↓
  • ラボ実験装置によって燃焼反応(気相酸化反応)を模擬し、多環芳香族炭化水素を定量評価する
  • 定量データを基にして、詳細反応モデルを構築する
↓
  • 実験結果と反応モデルによる結果を使い、反応メカニズムを明らかにする


  • EGRデポジット生成メカニズムの解明

    【背景/目的】
    RDE や Type6 test 等のエミッション規制
    強化に伴うEGRの導入領域の拡大
    ↓
    エミッション規制強化の対応と信頼性を両立
    可能なEGRシステムを効率良く開発する

    【方法】
    排ガスとデポジットの詳細化学分析結果より,
    デポジット生成メカニズムを推定・検証・解明
        
    デポジット堆積
         Rich燃焼や低温下まで
    EGR導入すると、、、

    デポジットが堆積し易い
    使用環境拡大

    ⇒各社共通の課題



    自動車排ガス浄化システムに関わる反応速度の計測

    • ラボ実験装置による排ガス浄化反応の速度定数の実験的計測
    • 自動車ゼロエミッション化のためのモデルベース開発手法構築に向けた基礎データの提供

    尿素のアンモニアへの分解速度


    ディーゼル触媒の簡便な活性評価手法の確立

    • 実エンジン条件の10000分1のスケールで触媒活性を見積もるラボ室での模擬反応ガス条件を用いた簡便な評価手法を開発しました
    • 触媒活性を迅速に評価することにより、早期段階での改善や改良が期待できます


    モビリティのエネルギーマネージメントに関する研究

    【研究の概要】
    • 自動車からの排出されるCO2低減に向けて、燃料あるいは電力エネルギーのカーボンフリー化、燃費・電費向 上などの省エネルギー化が急務
    • 本研究では省エネルギー化に着目し、車両単体で消費されている燃料あるいは電力由来のエネルギーの使用経路を車両シミュレーションモデルにより詳細に解析するとともに、電動化技術の適切な利用により廃熱や損失エネルギーの有効利用方法を提案
    【研究の方法】
    • 車両実験データからエネルギーフロー解析のための車両シミュレーションモデルを構築
    • 車両シミュレーションモデルにはModelica言語(オープンソースの非因果モデリング言語)を利用
    • 電動コンポーネント、エアコン、新デバイス(熱電変換デバイス、触媒ヒータ等)も考慮し、シミュレーションにより車両トータルのエネルギーマネージメント技術を検討
    シャシダイナモを用いた車両実験

    エンジン車実験の例

    ハイブリッド車実験の例
    (出典:千葉大学)
    車両シミュレーションモデル構築
    車両シミュレーションモデルの例
    燃料消費量計算結果の例

    主な実験装置

    エンジン内 燃焼可視化

       (左)燃焼可視化エンジン



    (下)DME直噴ディーゼル
       燃焼の観察

    Full spectra

    OH

    C2
       (左)燃料噴霧観察用定容燃焼容器


    (下)燃料噴霧発達過程の観察
      

    触媒活性評価装置


    分析室




       排出ガス,燃料性状,デポジットの詳細分析等

    ・GC-FID,GC-MS,HPLC など

    エンジンベンチ室、エンジンベンチ制御室

      
    エンジンベンチ室

    単気筒638ccディーゼルエンジン
         単気筒2,000ccディーゼルエンジン
    カムレスシステム&超高圧インジェクタ搭載


    photo   
    エンジンベンチ制御室
    photo   
    エンジンダイナモメータ制御盤
    photo   
    排出ガス分析計等

    テストコースとシャシダイナモメータ

       1周 3,200m
    産総研つくばセンター 北サイト内

    シャシダイナモメータ

    エンジン燃焼排気制御グループに関するお問合せ先

    グループ窓口

    メール:ec2-info-ml*aist.go.jp (*を@に変えて送付してください)
    所在地:〒305-8564 茨城県つくば市並木 1-2-1 つくば東

    最終更新日:2020. 10. 26

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