1

2018年10⽉26⽇

⾃動⾞⽤内燃機関技術研究組合（AICE） 公開フォーラム
－2019年度からの次期AICEの共同研究企業募集に関する説明会－

SIP「⾰新的燃焼技術」
AICE燃焼研究委員会 委員⻑
⼭本 博之(マツダ株式会社）

CONTENTS
1. SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ※SIP「⾰新的燃焼技術」 ⇒ SIP燃焼

2. AICEによるSIP燃焼⽀援
3. SIP燃焼の成果
4. 更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）

2

CONTENTS
1. SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ※SIP「⾰新的燃焼技術」 ⇒ SIP燃焼

2. AICEによるSIP燃焼⽀援
3. SIP燃焼の成果
4. 更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）3

SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ
SIPの対象11課題

内閣府「戦略的イノベーション創造プログラム（ＳＩＰ） 概要」より

総合科学技術会議が司令塔機能を発揮し、科学技術イノベーションを実現するためSIPを創設することが決定

乗⽤⾞⽤内燃機関の最⼤熱効率を50%に向上する⾰新的燃焼技術（現在は40%程度）を持続的な産学連携により実現し、世界トップクラスの内燃機関研究者の育成、省エネ、CO2削減
及び 産業の競争⼒の強化に寄与。

45SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ
SIP⾰新的燃焼技術の達成⽬標と計画

メカニズム解明

SP⾰新的燃焼技術資料に加筆

1D 燃焼CAE
3D 燃焼CAE（⽕神 HINOCA）

ディーゼル燃焼
最⼤熱効率50%

Today
H26

ガソリン燃焼チーム 課題抽出
ディーゼル燃焼チーム実験準備

H27

H28

モデル化と計算解析
新燃焼コンセプト構築

技術コンセ
プト構築

FY

H29
ｺﾝｾﾌﾟﾄ検証
物理ﾓﾃﾞﾙ検証

H30
熱効率50％のため実機・多気筒実証
モ デ ルの要素技術を実機・最 適 化
モデルで実証SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ
CO2

IEA WEO2017

CASE

⾃動⾞新時代戦略会議（第１回）資料

パワートレイン

CO2 80%削減
パワートレイン開発の複雑化、多様化

電動化技術に加え、コネクティビティ、⾃動運転技術の開発

⾶躍的な開発効率で、CO2を⼤幅削減できるパワーユニットを実⽤化

6SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ「熱効率50%」の価値

温室効果ガス排出割合
環境省 2015年度の温室効果ガス確報値

SIP⾰新的燃焼技術

再エネ電力
内燃機関が頑張れば、トータルのCO2低減に貢献

7

SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ「メカニズム解明／モデル化」の価値
経産省 SURIAWASE2.0 ⇒ シミュレーション基盤構築事業

89

SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ「メカニズム解明／モデル化」の価値（企業間すり合わせ）＜現状＞

⼀つの⾃動⾞に対して多くのサプライヤが関わるため．
OEMの仕様が正確に伝わらないと，不具合や⼿戻りのコストが膨⼤に＜理想＞
モデル流通の統⼀的な考え⽅に則り，OEM・サプライヤーがシミュレーションを活⽤した開発を⾏なうことで，サプライチェーン全体での開発効率化
OEMOEMOEMOEMOEM

⾃社ユニットへの適合性を評価

モデル授受の際にOEMの数だけ要求内容が異なり，都度カスタマイズするためのコストが発⽣
OEM

OEMOEMOEMOEM

OEM毎に異なる要求へ対応

サプライヤ

サプライヤ

OEM

統⼀的な考え⽅に則ったモデル（SIP成果活⽤）
⾃社の商品をモデルで提供

サプライヤ

サプライヤ

モデル提供により擦り合わせ⼒強化に貢献できるOEM

CONTENTS
1. SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ※SIP「⾰新的燃焼技術」 ⇒ SIP燃焼

2. AICEによるSIP燃焼⽀援
3. SIP燃焼の成果
4. 更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）

10

11

AICEによるSIP燃焼⽀援
AICEによるSIP⽀援 － JST/AICE 連携協定

乗⽤⾞⽤内燃機関の最⼤熱効率50%に向上する⾰新的燃焼技術（現在は40%程度）を持続的な産学連携体制の構築により実現し、世界トップクラスの内燃機関研究者の育成、省エネ、CO2削減、及び産業競争⼒の強化に寄与。
管理法⼈
科学技術振興機構

連携協定(平成27.1.30)

JST AICE HP情報から作成＜理念＞
産学官の英知を結集し、将来に亘り有望な動⼒源の⼀つである内燃機関の基盤技術を強化し、世界をリードする⽇本の産業⼒の永続的な向上に貢献する。
産学官の相互啓発による研究推進により、⽇本の内燃機関に関する専⾨技術⼒の向上を図り、技術者 および将来に亘り産学官連携を推進するリーダーを育成する。

JST(理事⻑ 中村 道治)とAICE(理事⻑ ⼤津 啓司)は、平成27年1⽉30⽇、SIP(戦略的イノベーション創造プログラム)課題「⾰新的燃焼技術」において、相互に協⼒しながら産学連携を推進するための連携協定を締結しました。
SIP「⾰新的燃焼技術」では、⼤学などの研究機関に所属する研究者が研究を実施していますが、AICEはこれらを⽀援する⽴場として、研究の推進、情報発信、研究成果の活⽤に向けて取り組み、乗⽤⾞⽤内燃機関の最⼤熱効率50%および持続的な産学連携体制の構築というSIP「⾰新的燃焼技術」の⽬標達成に貢献します。

AICEによるSIP燃焼⽀援
AICEによるSIP⽀援 － ⽀援体制

「SIP⾰新的燃焼技術」に加筆

12

AICEによるSIP燃焼⽀援
主要⽀援内容と規模5つの分科会

燃焼研究委員会
・SIP ４チーム間の連携⽀援
・共⽤設備の確保、運⽤の⽀援
・派遣⼈材の調整

・企業ニーズ提⽰
・企業視点での研究マネージメント⽀援
・研究実務⽀援・実験設備、部品調達、安全確保の⽀援

⽀援規模・AICE燃焼委員会委員
・AICE会員企業から⼤学への派遣者
・AICE⽀援の⾦額換算（5年間）

⼤学への派遣114名（分科会委員含む）
22名
11億円超

早稲⽥⼤ 2名
都市⼤
4名

東京⼤
早稲⽥⼤

1名
3名

京都⼤

慶應⼤
東⼯⼤
千葉⼤

5名
2名
1名

4名

13

CONTENTS
1. SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ※SIP「⾰新的燃焼技術」 ⇒ SIP燃焼

2. AICEによるSIP燃焼⽀援
3. SIP燃焼の成果
4. 更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）

1415SIP燃焼の成果「熱効率50%」の達成状況

2018年9⽉13⽇JST理事⻑記者説明会資料より

ディーゼルエンジン

ガソリンエンジン

最終⽬標
50

チーム横断で鋭意研究中
最新成果を
本⽇ご紹介

47.2

最終⽬標
50

48.6

（達成済）

48.6

46.4

（2018.9時点の最新値）（1.4不⾜）

44.4
43.1

43.0
損失低減
技術による

40.8

燃焼
技術による

38.5
2014 2015 2016 2017 2018年度

2014 2015 2016 2017 2018年度

SIP燃焼の成果「メカニズム解明／モデル化」の達成状況︓HINOCA
JAXA、海技研、北海道⼤、⼤阪⼤、広島⼤、東北⼤、⼤分⼤、慶應⼤、東⼯⼤、阪府⼤、九州⼤、名⼯⼤、岡⼭⼤、群⾺⼤、東⼤、徳島⼤、福井⼤

動画リンク先：http://www.jst.go.jp/sip/event/k01_hinoca/index.html

吸気〜排気過程の基本部分は完成、ユーザ会で検証を進めている

16

SIP燃焼の成果

17「メカニズム解明／モデル化」の達成状況︓焼き付きモデル

摩擦・摩耗・焼き付きのメカニズムを解明し、⾼精度・⾼速シミュレータを開発

18

SIP燃焼の成果
各チームの代表成果
ガソリン燃焼チーム

ディーゼル燃焼チーム

強⼒点⽕装置で確実な着⽕と、流動の活⽤で⼒強い⽕炎伝播を実現

燃料噴射率とノズル噴孔の制御により、噴霧・混合気形成過程をコントロールすることで、低冷却損失・⾼等容度の⾼効率燃焼を実現

技術概要
強タンブルポートと強⼒点⽕系

産にとっての嬉しさ

・エンジン燃焼室内現象の詳細な解析に基づ・燃焼開発において、従来の開発⼿法の いた、燃焼メカニズム知⾒を獲得できた
壁を越えるための指針を⾒出すことが出来 ・上記をベースにした新たな燃焼制御により、内るようになった。乱流現象と化学反応の追 燃機関の⾼効率化の⽅向性が短期間で⾒い求が役に⽴っている。
だせた・企業の⼈材育成にも貢献し、組織の活 ・更なる⾼効率化のために取り組むべき課題が性化にも繋がっている。
明確になった主要提案
モデル

・⽕炎伝播モデル︓HINOCAに実装
・素反応モデル︓世界の研究者に公開

ノズル内〜噴霧形成過程のモデル
燃焼騒⾳予測モデル

19

SIP燃焼の成果
各チームの代表成果
制御チーム（制御）

制御チーム（PM）

モデルベースを軸とした⾰新的精密燃焼制御システムを構築

⽬的︓冷間始動時のPM排出量の予測
技術要素︓①噴霧〜液膜モデルの構築②PMモデルの構築

産にとっての嬉しさ

・適合試験を不要とするモデルベース燃焼制御により、制御開発における適合⼯数を⼤幅に削減できる
・新燃焼のロバスト性確保および運転領域拡⼤による性能向上が可能となる・ビッグデータをIoTやAIにより活⽤し、地理・交通状況に応じたリアルタイムインテリジェント制御への発展性が期待できる

冷間始動時のPMが最⼩になるようにエンジン開発の初期段階において、① エンジンのポート、燃焼室形状② インジェクターの仕様③ 噴射時期、期間がCAE計算により決定でき、⼿戻り開発を防ぐことができる。

主要提案
モデル

噴射・着⽕・燃焼過程の実装制御モデル
低計算負荷の冷却損失推定モデル① 多成分蒸発モデル② モーメント法すす計算

技術概要

20

SIP燃焼の成果
各チームの代表成果

技術概要

損失低減チーム（排気エネ活⽤）損失低減チーム（機械抵抗低減）

・排気脈動も考慮した総合効率64%を超えるターボチャージャの実現
・⾼靱性、⾼耐久、⾼出⼒密度の熱電素⼦と熱電発電モジュールの実現
・ターボチャージャと熱電発電の1D計算⽤物理モデルの提案

低摩擦要素の摩擦低減代のみならず信頼性（焼付、オイル消費）の予測

SIPコンプレッサ

産にとっての嬉しさ

主要提案
モデル

熱電モジュール

・⾼熱効率化のためのターボチャージャ、及び吸排気系設計の指針が得られた・設計諸元を⼊⼒値とする⾼精度な１Dモデル(ターボ、熱電発電)が得られた
熱電システムモデル概要図

・タービン/コンプレッサMAP作成ソフト
・摩擦、伝熱を織り込んだ新ターボモデル
・圧損と発電量を予測可能な熱電モデル

焼付モデル

オイル消費モデル（メソモデル）（二相流モデル）

企画段階において低摩擦要素の効果、信頼性（焼付き、オイル消費）の予測が可能となり開発の効率化につながる。主に以下の諸元の⾒極めに有効である。
・低粘度オイル・ピストンリング張⼒
・軸受サイズ① 摩擦予測モデル② 焼付モデル③ オイル消費モデル

21

SIP燃焼の成果
途中成果の発信 （JST HP）

JST HPより

SIP公開シンポジウム ︓ 第3回公開シンポジウム（2017.7.6）資料
https://www.jst.go.jp/sip/k01_kadai_siryo0706.html

（途中）

1000
800

300

600200（途中）

400

100

200002014

2015

2016
発表年

2017

2018

累積発表件数

http://www.jst.go.jp/sip/k01.html

400
発表件数

研究論⽂ ︓890件（2018.8.7現在）

22

SIP燃焼の成果
AICE組合員企業による成果活⽤実績
産側（AICE）成果活⽤数
H28調査

384

H29調査

373

2017/10時点

活⽤できそうな成果がみられる
活⽤を検討したい成果あり
活⽤成果あり（進める予定）

0163

34

活⽤総数増加は少ないが、活⽤レベルは向上している

現在、調査中H30調査
0200

メカニズム解明、モデル化例- リーン状態での点⽕アーク挙動- 壁近傍の熱伝達機構- ⾼精度素反応モデル- ノック強度への影響因⼦- ノズル内燃料流れ- 摩擦低減技術

400600

活⽤例

⾃社の- エンジン改善の⽅向付け- エンジンの仕様- 計測技術- 予測技術等に、活⽤／活⽤検討

23

SIP燃焼の成果
⼈材育成
1) AICE 燃焼研究委員会／各分科会 討議内容変化
ＮｏｗＢｅｆｏｒｅ
熱効率50%には希薄限界を4くらい拡⼤したいね

それにはタンブル強化が良いかな︖

熱効率50%には希薄限界を4くらい拡⼤したいね
スペシャリティ向上

企業⽬線の⽬標管理型会話（経験則に基づく改善策議論）

BRZに⼊らないようKaを管理しながら、流動を強化しよう︕

BRZ：Broken
Reaction Zone
Ka：Karlovitz数

メカニズムに切り込んだ会話（具体的な突破⼝に⾔及）

2) 研究現場での成⻑・SIP研究に携わった学⽣（累積）940名*→ 企業の即戦⼒として活躍
・AICE会員企業から派遣者のDr取得3名/22名* JST SIP⾰新的燃焼技術 Research Report 2018/7 より

24

SIP燃焼の成果
研究設備の充実

SIP⾰新的燃焼技術に加筆

損失低減チーム︓早⼤ラボラトリー

制御チーム︓東⼤ラボラトリー

2016.4.試運転開始

2015.12火入れ

最先端計測装置、ガソリン/ディーゼル共通単気筒エンジン（8基）
ディーゼル燃焼チーム
SIP⾰新的燃焼技術
京都エンジン実験センター

チーム内共⽤
標準ガソリン燃料
⼩野測器
ガソリン燃焼チーム
横浜ﾃｸﾆｶﾙｾﾝﾀｰ内
慶應義塾⼤学
SIPエンジンラボラトリー

堀場製作所
本社・⼯場内2016.4火入れ

2015.4火入れ

産学のエンジン研究の4拠点が東⻄で稼働中

CONTENTS
1. SIP燃焼の狙いと産にとってのうれしさ※SIP「⾰新的燃焼技術」 ⇒ SIP燃焼

2. AICEによるSIP燃焼⽀援
3. SIP燃焼の成果
4. 更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）

25

更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）

26

SIP後の産学連携を維持・発展させる共通プラットフォーム
SIP⾰新的燃焼技術

SIP後を⾒据えた産産学学連携体制（内閣府）

更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）

共通プラットフォームの整備状況
学の連合体
AICE産学コンソーシアム

研究拠点

HINOCA
産学共通プラットフォーム

SIP燃焼
データベース
モデルベース開発

産の連合体

実機ベース開発27

更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）

28

SIP燃焼データベースの構築
世界の燃焼・内燃機関 研究者
⼀部公開、世界が参照
プレゼンスup

学
コンソ

データ共有による研究加速
データ消失リスク低減

データ提供

組合員企業、共同研究企業の技術⼒強化、研究開発加速
データ提供者
への研究委託SIP燃焼
データベース追加
SIP後のAICE研究成果

MBDツール、サブモデル進化

産(AICE)

維持費⽤負担官が種を蒔き、産学で育て、産学で活⽤することで⽇本の内燃機関技術⼒を強化

更なる産学連携強化に向けた取組み（SIP後のSIP燃焼成果の活⽤と拡張に向けて）2019年度からのAICE学の連合体
AICE産学コンソーシアム

研究拠点HINOCA
産学共通プラットフォーム

モデルベース開発

2019年度研究テーマ
SIP燃焼（研究企画河本委員⻑）
データベース
実機ベース開発

MBDツールの活⽤（モデル戦略 野⼝委員⻑）

産の連合体

29

まとめ
1) SIP燃焼は、産が抱えるCO2削減やMBDによる開発効率向上の課題解決に多⼤な貢献が期待できる。
2) 産学官連携により、SIP燃焼は⽬標達成に向け着実に進捗するとともに、産による成果活⽤、⼈材育成、研究基盤整備の⾯でも成果が得られている。
3) SIP後もこの連携を維持・強化するための産学共通プラットフォームの整備も進んでいる。これらを活⽤して2019年度から新たなAICEの活動（新テーマ研究, MBD活⽤）をスタートさせていく。

30