Development of Organic Hybrid Additives to Maximize the Thermal Efficiency of Super-Lean Burn Automobile Engines

地球温暖化を阻止するには，二酸化炭素（CO2）の排出割合が大きい自動車への対策が急務である。多岐に渡る自動車の温暖化対策技術の中で，内燃自動車エンジンの熱効率向上は近未来の現実的かつ確実な選択肢として極めて重要である。現在，ガソリン車の熱効率向上として超希薄燃料燃焼が注目されているが，同技術のメリットを生かして最大限の熱効率を得るには，ノッキング回避（反応抑制）と点火後の安定した火炎伝播（反応促進）が不可欠となる。本研究では，燃料に添加剤を加えて燃焼の化学反応を制御することにより，相反するこれらの２つの課題の同時解決を図る。ノッキングが問題となる低温（< 800 K）では，低温燃焼中の連鎖担体ラジカルを捕捉して自着火反応を抑制する一方で，火炎伝播の安定性に関連する高温（< 1000 K）では，逆に燃焼反応を促進するという２つの機能をもつクリーンなハイブリッド有機系添加剤の開発を行い，熱効率の飛躍的な向上を目指すものである。研究初年度である2021年度はノッキング回避を目的として，分子シミュレーション計算による候補物質のスクリーニングを行い，低温領域で燃焼を抑制させる機能をもつ有機化合物を抽出した。これによって得られた知見をもとに，2022年度は高圧衝撃波管およびエンジンを用いた実験を実施し，シミュレーション計算で予測された高いアンチノック性能がリグ試験および実機試験の双方で得られることを検証・確認した。

地球温暖化を阻止するには，二酸化炭素（CO2）の排出割合が大きい自動車への対策が急務である。多岐に渡る自動車の温暖化対策技術の中で，内燃自動車エンジンの熱効率向上は近未来の現実的かつ確実な選択肢として極めて重要である。現在，ガソリン車の熱効率向上として超希薄燃料燃焼が注目されているが，同技術のメリットを生かして最大限の熱効率を得るには，ノッキング回避（反応抑制）と点火後の安定した火炎伝播（反応促進）が不可欠となる。本研究では，燃料に添加剤を加えて燃焼の化学反応を制御することにより，相反するこれらの２つの課題の同時解決を図る。ノッキングが問題となる低温（< 800 K）では，低温燃焼中の連鎖担体ラジカルを捕捉して自着火反応を抑制する一方で，火炎伝播の安定性に関連する高温（< 1000 K）では，逆に燃焼反応を促進するという２つの機能をもつクリーンなハイブリッド有機系添加剤の開発を行い，熱効率の飛躍的な向上を目指すものである。研究初年度である2021年度はノッキング回避を目的として，分子シミュレーション計算による候補物質のスクリーニングを行い，低温領域で燃焼を抑制させる機能をもつ有機化合物を抽出した。これによって得られた知見をもとに，2022年度は高圧衝撃波管およびエンジンを用いた実験を実施し，シミュレーション計算で予測された高いアンチノック性能がリグ試験および実機試験の双方で得られることを検証・確認した。