ガソリンエンジンで熱効率52%、東工大と慶大が達成

1 : 2020/04/25(土) 12:57:45.97 ID:5VUAeiQg0

東京工業大学工学院システム制御系教授の小酒英範氏らと慶応義塾大学名誉教授の飯田訓正氏らのグループは、
乗用車用のガソリンエンジンの正味熱効率を51.5%、図示熱効率を52.6%に向上することに成功した。
現状の乗用車用ガソリンエンジンでは、高いものでも40数%にとどまっている。

熱効率の向上に同グループが適用したのが、超希薄燃焼と筒内水噴射の技術である(図1)。
超希薄燃焼の空気過剰率は1.9。空気を大幅に過剰とすることで燃焼温度を下げて冷却損失を低減することで熱効率を高める。

水噴射を組み合わせたのは、高負荷領域でのノッキング(異常燃焼)を抑制するとともに冷却損失を低減するため。
それによってさらに熱効率を高めるためだ。噴射した水が筒内で蒸発することで、筒内ガスの温度を低下させ、
ノッキングの抑制と冷却損失の低減に寄与する。

両グループの最大の工夫点は、水を筒内に直接噴射して点火プラグ近傍ではなくピストン表面付近に水蒸気分布を
集中させたこと(同グループでは「層状水蒸気遮熱」と呼んでいる)。
吸気ポートに水を噴射して混合気に水を均一に添加する方式と違い、燃焼速度を大きく低下させずに済む。

その結果、超希薄燃焼でも燃焼を悪化させることなく水の蒸発による冷却効果が得られるという。
同グループでは、ピストン付近の未燃領域で多く発生するノッキングと、ピストン表面から外部へと伝わっていく熱を
効果的に低減できると期待している。

https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/00001/03950/

2 : 2020/04/25(土) 12:58:18.19 ID:rb1Fs5/40
電気自動車おわた
3 : 2020/04/25(土) 12:58:48.48 ID:/uKAwGJp0
まだエンジンは要るのかね?
6 : 2020/04/25(土) 12:59:15.53 ID:vcYHq/wd0
>>3
発電機回すのに必要
19 : 2020/04/25(土) 13:03:47.29 ID:cgs0Nlws0
>>6
ガスエンジンの発電機もあるよな
9 : 2020/04/25(土) 12:59:57.82 ID:g4GAt0A90
>>3
むしろポンコツevで高速道路使った旅行怖くて行けない
67 : 2020/04/25(土) 13:18:15.64 ID:yUvgGIr50
>>3
土人は4ね
4 : 2020/04/25(土) 12:59:06.07 ID:JkAi+NrP0
熱効率良すぎるとヒーター利かねえんだよ
15 : 2020/04/25(土) 13:03:07.30 ID:ciVR1yIJ0
>>4
マジそれ
スカイアクティブの車に乗ってるんだが、暖房が効き始めるまでに、すごく時間がかかる
バブル期のテンロクの方がマシだった
57 : 2020/04/25(土) 13:13:41.50 ID:5uoxWM5i0
>>15
ハイブリッドとかEVがやってるように電動コンプレッサーを逆転させて家電エアコンよろしく暖房にするんだろ
20 : 2020/04/25(土) 13:03:55.92 ID:0niFGwmb0
>>4
これ
5 : 2020/04/25(土) 12:59:07.76 ID:I9xeT5Jo0
エンジン冷たいのかな
7 : 2020/04/25(土) 12:59:40.11 ID:gInwCBjY0
えらい高いな
すごいよこれ
8 : 2020/04/25(土) 12:59:54.03 ID:oyF6Ehue0
すげぇなこれ
10 : 2020/04/25(土) 13:00:14.29 ID:ZneDTWGw0
原油タダだし電気自動車いらねーな
11 : 2020/04/25(土) 13:01:50.23 ID:CYLVi9fP0
凄いけど
もうハイブリッドとかで燃費稼げるんだから
なんかもう次のことを研究しなよ
50 : 2020/04/25(土) 13:12:36.96 ID:NPbr3uED0
>>11
ハイブリッドでもエンジン積んでるだろ。
その熱効率があがれば、さらに燃費がよくなるんだぞ?
55 : 2020/04/25(土) 13:13:31.04 ID:OicdDMe+0
>>11
なんか勘違いしてるみたいだけど、ハイブリッドは今まで捨ててたエネルギーを回収したり、エンジンが不得意な領域を補う技術
エンジンが良くならなくてもハイブリッドさえ使えば燃費がどんどん良くなるいくってもんじゃない
63 : 2020/04/25(土) 13:16:21.33 ID:CYLVi9fP0
>>55
勘違いはしてないかな
もう熟成させるより新たなものでも創造しろやってこと
12 : 2020/04/25(土) 13:01:59.49 ID:61Xlail50
水タンクもいるんか?
52 : 2020/04/25(土) 13:13:04.02 ID:yskNgGZ80
>>12
これ
69 : 2020/04/25(土) 13:18:20.53 ID:+Rd5I+ko0
>>12
要るよ
13 : 2020/04/25(土) 13:02:18.89 ID:YcNhE0qC0
定常でしか使えないクソなんじゃね?
14 : 2020/04/25(土) 13:02:21.50 ID:xUQFl2aE0
グレタこれどーすんの?
22 : 2020/04/25(土) 13:04:43.59 ID:V965Pygr0
>>14
よくもそんなことを!
47 : 2020/04/25(土) 13:11:36.34 ID:ABIM/uUR0
>>22
やっぱ名言だわ
34 : 2020/04/25(土) 13:07:35.68 ID:WvQpFtl30
>>14
How dare you !
16 : 2020/04/25(土) 13:03:08.76 ID:bPGml4cx0
グレタ「違う、そうじゃない」
17 : 2020/04/25(土) 13:03:30.14 ID:HJA6gPAo0
燃費2割向上だけじゃなくてNOx削減までありえるってスゲーな
18 : 2020/04/25(土) 13:03:40.20 ID:XpTP4Xyb0
このエンジンでHVにしたらリッター60kmぐらい出そうw
21 : 2020/04/25(土) 13:04:02.20 ID:ZVTPtacB0
確か100パーに近づくほど逆に動かなくなるんだっけ 上限が実質55とかで
54 : 2020/04/25(土) 13:13:06.22 ID:wTVqDK0w0
>>21
去年だか一昨年だかに論文がでたんだっけな?
熱エネルギーを100%運動エネルギーに転換しようとすると、じわじわと無限小の速度で
動かすことになって、機構として実用にならんとか、そんな話だったかと。
ただ、機構としての効率max は50%だったような。
23 : 2020/04/25(土) 13:04:50.97 ID:TuU/7tHb0
実用化できるのかね?

マツダのようにすごいエンジンを開発しても高かったら
売れないぞ

24 : 2020/04/25(土) 13:05:10.92 ID:83Jh6Stv0
あれこれだと発電含めてもEV勝てなくね?
25 : 2020/04/25(土) 13:05:19.79 ID:NCqerjg60
熱効率を追うって結局、マツダのSKYACTIV-Xみたいなもんだろ?
ディーゼルみたいにスパークプラグ無しで熱効率を追求したが
結局、ガソリンエンジン特有のパワーも得られず、
ディーゼル特有のトルクも得られず、スーパーチャージャーやらで補って
燃費も平凡になってしまった価格が高いだけの評判倒れエンジン(´・ω・`)
26 : 2020/04/25(土) 13:05:37.25 ID:0bjQBsuV0
つまり?
27 : 2020/04/25(土) 13:05:37.65 ID:3zHq0sEt0
欧州ではHVはEVではないが発電用エンジンを積んだレンジエクステンダーはEV扱い
28 : 2020/04/25(土) 13:05:54.21 ID:PeZQmckh0
G・D・I!G・D・I!
29 : 2020/04/25(土) 13:06:05.41 ID:PESIxkEc0
これ確か限界値あったよな
30 : 2020/04/25(土) 13:06:20.67 ID:ZVTPtacB0
カルノーサイクルがどうたら
31 : 2020/04/25(土) 13:07:06.97 ID:STpQVCG30
基礎研究はこういうのの積み重ねだからなあ
気が遠くなるほどの実験失敗してきたんだろう
32 : 2020/04/25(土) 13:07:30.41 ID:NR7yqKx50
熱を回転力に取られ過ぎて継続した発火が難しくなりそう
33 : 2020/04/25(土) 13:07:34.65 ID:/9AizcHP0
水噴射はBMWが先行している感じだけど日本も実用化似目処たったのか
35 : 2020/04/25(土) 13:07:38.43 ID:i6h+P/bs0
単純に20%近く燃費が良くなるのか?
36 : 2020/04/25(土) 13:09:14.12 ID:PESIxkEc0
片側温度を絶対零度に近づければ熱効率100%限度まで上げれるのか
37 : 2020/04/25(土) 13:09:36.42 ID:ZNuzlZCc0
むかし、渦にしたら効率アップしたってエンジンあったよね
38 : 2020/04/25(土) 13:09:57.71 ID:MNS6+9M70
結局、化石燃料が一番便利なわけで。
39 : 2020/04/25(土) 13:10:07.45 ID:ExEhzUKu0
ガソリンエンジンも面白いだろうけど
ガスタービンで回収増やすのって楽しいよね
40 : 2020/04/25(土) 13:10:25.53 ID:hw5rg/3h0
え、時代はクリーンディーゼルだったのでは?
41 : 2020/04/25(土) 13:10:47.24 ID:STpQVCG30
多分大型の発電機とかタンカーとか潜水艦とか、大きな箱物で回しっぱなしのもので使えるだろうね
クルマは無理かなあ
42 : 2020/04/25(土) 13:10:50.71 ID:SJJmg2Af0
で、こういうの採用されるのいつになるんかね?
宇宙ステーションに使われるレベルの変換効率の安価な太陽光発電、既存のDVDに数十倍焼ける技術とかあったけどさ…
65 : 2020/04/25(土) 13:17:03.05 ID:/9AizcHP0
>>42
どうなんだろうね
高馬力を得るための水噴射エンジンはBMWが4年前から市販化してはいるから
高効率で安定となるとまた別の技術がいるとはいえ
他の研究室レベルの技術よりかは希望がもてるけど
コロナのせいで自動車メーカー自体がだめそうだしなあ
43 : 2020/04/25(土) 13:11:13.55 ID:UggEZ79H0
東工大と慶應って仲良いのか
59 : 2020/04/25(土) 13:14:31.96 ID:NPbr3uED0
>>43
東工大のある大岡山と慶應の理工学物のある矢上、つまり日吉は
東急ですぐだよ
44 : 2020/04/25(土) 13:11:14.48 ID:j8xhX3sC0
※回転数に制限があります
45 : 2020/04/25(土) 13:11:23.88 ID:KGPyH+hk0
WECのTS050は熱効率50%超えてたんじゃなかった?
46 : 2020/04/25(土) 13:11:31.46 ID:bL+/z4LD0
水メタって昔からなかったっけ
48 : 2020/04/25(土) 13:11:52.59 ID:UGyMRmCd0
NOx対策出来るのか
49 : 2020/04/25(土) 13:12:20.79 ID:eQsW4Fqq0
EVは電池生産を含めたCO2の生涯排出量がガソリン車を大きく上回ってしまう致命的欠陥があるから
まだまだ余地のあるガソリンエンジンのイノベーションに差をつけられそう。
51 : 2020/04/25(土) 13:12:46.38 ID:YE2oWpr90
すげー
全然わかんねーw
頭良い人もいるもんだ
53 : 2020/04/25(土) 13:13:05.32 ID:NQOA+OmP0
で、トルクは?
56 : 2020/04/25(土) 13:13:34.01 ID:IciRAzsQ0
まあ3万キロくらいまでだな。その後はトラブル続出だろ。最近は開発期間が短いから仕方ないが。
58 : 2020/04/25(土) 13:14:14.52 ID:UGyMRmCd0
スーパーリーンバンエンジン
60 : 2020/04/25(土) 13:15:28.68 ID:eqmBMnMA0
これマジでEV終わるな
発電所の最大は63%超えるけど
全部じゃないし、送電とか蓄電とか考えたら
車単位の方が規模もすべてお得
61 : 2020/04/25(土) 13:15:46.09 ID:NPbr3uED0
エンジン単体で52%の熱効率だと、これにMGU-K組み合わせるとさらに効率上がるな。
MGU-Hが組み合わされてないのなら、もっと効率良くなる。
62 : 2020/04/25(土) 13:15:59.61 ID:M18I6Yx+0
80%はないとやはり電気自動車やろ
64 : 2020/04/25(土) 13:16:30.92 ID:RB2d79vh0
燃費50㎞/lくらいになるん?
66 : 2020/04/25(土) 13:17:03.07 ID:UiYt1z410
ほんとに窒素投入して酸化物対策になんの?
68 : 2020/04/25(土) 13:18:19.89 ID:px8sx/5s0
何がどう凄いのか誰か解説して
70 : 2020/04/25(土) 13:18:23.28 ID:mfObjQMN0
まーたHVが勝つのか
ぶっちゃけEVは現実的じゃないわ
71 : 2020/04/25(土) 13:18:26.60 ID:/c+Rejnu0
水噴射って寒い時期排気がすごいことになりそう
そもそも既存のマフラーのままで問題ないんか?

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