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理工・内藤教授、究極効率のエンジンを生む新圧縮燃焼原理を発見

自動車・発電・航空機用などで熱効率を60%以上、HV車凌ぐ低燃費か

早稲田大学理工学術院の内藤健教授(基幹理工学部 機械科学・航空学科)らは、単体でサイズによらず、従来の2倍以上の熱効率ポテンシャルを持つエンジンを生み出すための画期的なエネルギー変換原理(新圧縮燃焼原理)を見出しました。この原理を用いたエンジンが実用化されれば、当面の環境エネルギー問題を解決する新機軸になると考えられます。

この新圧縮燃焼原理は、内藤教授が、新たな熱流体力学理論を構築し、それを駆使した思考実験とスーパーコンピュータシミュレーションと高速空気流実験によって考案したものです。基本原理は、空気と燃料の混合気体の高速噴流を、多数、燃焼室中心部の微小領域でパルス状に衝突させ、高圧縮比を得て熱効率をあげるものですが、さらに3つの新たな工夫を加味することで、適用範囲や用途を拡大する効果を持たせました。なお、バッテリーに比べて低価格と考えられ、しかも、低騒音化・冷却機構不要化などの可能性も有しています。

自動車用プロトタイプエンジン

自動車用プロトタイプエンジン

航空用プロトタイプエンジン

航空用プロトタイプエンジン

この原理の有効性が燃焼試験で確認できれば、新たな軽量高性能航空宇宙機の扉を切り開くだけでなく、自動車用の次世代高性能エンジンの可能性も生みだすことになります。現在の自動車用ガソリンエンジンの最大熱効率は30%程度で、アイドリングから街中の低速走行時には15%レベル以下にまで下がっていると思われます。ですので、広い運転条件で単体熱効率60%以上の「安価な究極効率エンジン」を搭載した自動車であれば、現在のハイブリッドシステム自動車を凌駕する実質燃費も可能となると思われます。さらに、この高効率エンジンを搭載した自動車を使って各家庭で発電すれば、社会全体のエネルギー総合効率を向上させる可能性もあります(上の写真は、新原理を確認するために製作した一次プロトタイプエンジンであり、燃焼試験を開始したところです)。

この研究成果は、2013年5月の自動車技術会主催春季講演会と6月末の米国航空宇宙学会(AIAA)講演会等で論文発表されました。

詳細PDF(7月22日修正追記版):内藤健「究極効率のエンジンを生む新圧縮燃焼原理を発見!」

内藤健研究室ホームページ

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