NGIINEE REVI
E IEWW
OF AUTOMOTIVE ENGINEERRS OF JAPAN
A
ンレビュー

ト特集:
技術会 20014 年春季季大会
of JSAE Annual Conggress ‐Spriing‐Vol. 4 NNo. 4 2014

ENGINE REVIEWSOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS OF JAPANVol. 4 No. 4 2014

CONTENTS

コラム：●変わるもの変わらないもの：鈴木 央一／編集委員

1

Changed things and un‐changed things
Report ： 自動車技術会 2014 年春季大会
Report of JSAE Annual Congress ‐Spring‐
小池 誠，小酒 英範，佐藤 唯史，清水 健一，
下田 正敏，野口 勝三，藤井 厚雄（編集委員），
紙屋 雄史（早稲田大学）■ JSAE エンジンレビュー編集委員会
委員長： 飯田 訓正 （慶応大学）
副委員長： 村中 重夫 （元日産自動車）
幹事：
飯島 晃良 （日本大学）委員：
井上 香 （堀場製作所）
遠藤 浩之 （三菱重工業）
金子 タカシ（JX 日鉱日石エネルギー）
菊池 勉 （日産自動車）
小池 誠 （豊田中央研究所）
小酒 英範 （東京工業大学）
佐藤 唯史 （ケーヒン）
清水 健一 （元産業技術総合研究所）
下田 正敏 （日野自動車）
鈴木 央一 （交通安全環境研究所）
野口 勝三 （本田技術研究所）
平井 洋 （日本自動車研究所）
山崎 敏司 （編集）
発行所：
発行日：
発行人：

公益社団法人 自動車技術会
2014 年 9 年 30 日
竹村 純 （三菱自動車工業）〒102-0076 東京都千代田区五番町 10-2
電話：03-3262-8211

2

1

ENGINE REVIEWW
SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGGINEERS OF JAPANVol. 4 No. 4 20014

●コラ
ラム

変わるもの
変
の変わら
らないもの
の
Changed thinngs and un-chhanged thingss
鈴木 央一
Hisakazu
H
SUZU
UKI（独）交通安全環境研究所
所
NationalN
Traffic Safety andEnvironmentE
Laaboratory

漢詩
詩の有名な一節で「年々歳々花
花相似たり，歳々々年々人同じからず」というのががある。自動車技
技術会の春季大
大会は，
毎年 5 月にパシフィコ横浜で実施する
ることは広く定着
着している。私はは今年を含めて 22
2 年連続で参加
加している。ただだ，20 年余りのの期間を俯瞰してて思うことは，大大会を取り巻く環
環境などは年ととともに大きく変化している一方でで，不謹慎な見方
方かもしれない
いが，それに比較
較すると講演は「「相似たり」というう感想である。
会場
場周辺の状況でいうなら，当然 20 年前には，み駅はなかったし，桜桜木町駅から歩
歩くにしても，クイイーンズ
みなとみらい駅
スクエアがなかったのので陽か雨を浴びびて歩いた。そししてパシフィコ横
横浜周辺は更地
地と工事現場ばか
かりで，昼食をととるのも苦労しした。また，今年 87523 人もの人
人が来場し，一大大イベントと化したた感のある「人ととくるまのテクノロ
ロジー展」も，定定着前でまだブブースも来場者もも少なく，春季大大会の「おまけ」的的なイメージだっった。ということでで，少なくとも会
会場周辺のレスト
トランの数と人
人とくるまのテクノノロジー展の来場場者数に関して は 20 年間で「桁桁違い」に増えたた。
それれに対して･･･，私
私が 20 年前の 1994 年春季大会
会で初めて発表
表した時のタイトルは「過給ディーゼ
ゼル機関の EGR
R 時の燃焼およびび排出ガス挙動動の解析」
で，そのの 2 年後の 19996 年春季大会ででの講演タイトル
ルは，「均一予混合圧
圧縮着火ディー
ーゼル機関に関すする研究（第１報報） －実験用デディーゼル機関にによる予混合燃
燃料併用
時の燃焼およよび排出ガス挙動動について－」である
る。中身はともかかく，タイトルだけ
けなら今あってももさほど違和感ははないように思うう。もちろん同じななわけではないいけれど
も，「桁桁違い」であるよりは「相似たり」に近いのではなないだろうか。
そのの差を生む理由はは何だろうか。そその最大のもののは，みなとみららい地区ができたたばかりでいわばば「成長期」でああったのに対しして，自動車技術
術は一世紀以上
上を経てすでに「壮壮年期」であった
たことが挙げられれよう。20 年以
以上が経ち，みな
なとみらい地区
区の店の数が今
今から倍々ゲーム
ムで増えることももないだろう。ともに壮年期に入入った，ということとになるかもしれれない。
ただ，自動車技術のすすごいところは，100 年以上にわわたって多くの世
世界トップレベルルの頭脳を集積しして競争しつつ，今でもを続けていることとだ。例えば携帯
帯電話などは，本本格的な普及ははここ十数年のこことだが，機能的的にはすでに飽
飽和状態
進化を
に近づ
づきつつある。そそれを対象に技術術開発を生涯のの仕事にしようととしても，ソフトははともかくハード面面についてそれ
れで飯の食えるる人はほんの一握握りだろう。それ
れに対して，自動動車技術はすでにに壮年と書いたが，老境に入る
るのは何十年も先先だろう。
前述のの筆者の講演についても，タイトトルこそ今でも･ ･･と思うが，試験
験装置の技術水水準や解析レベルルは，今時の水水準からは見劣劣りするといわざ
ざるを得ない。一一見大差なくても 中身の技術は着着実に進化している。まさに「壮壮年期」といえよう。これからも多くの人が車にに関する技術開発
発を生涯の仕事事にしていくことはは当面変わらなない。技術者の端端くれとして，そう
ういう業
いることは幸せとというのだろう。
界にい2

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自動車
車技術会
会 2014 年春季大年
大会
Report of JSSAE Annual CongressC-Sprring日時：2014 年 5 月 21 日（（水）～5 月 23
3 日（金）
会場：パシフフィコ横浜・会会議センター
主催：公益社
社団法人自動車
車技術会
小池 誠，小酒酒 英範，佐藤藤 唯史，清水 健一，下田 正正敏，野口 勝三，藤井勝厚雄（編集委員 ）紙屋 雄史（早早稲田大学）
Makoto KOIK
KE, Hidenori KO
OSAKA ,Tadafu
umi SATO, Ken--ichi SHIMIZU,
U, Masatoshi SH
HIMODA, Katsuumi NOGUCHII,
Atsuo FUJII (J(JSAE ER Editorial Committee)e)Yushi KAMIYAA（WASEDA University
U
）
1 フォー
ーラム
日本の乗用車用エンンジン技術の優位
位性は維持でききるか？
－乗用車用エンジンン研究会の活動と産学官の連携
携－本フ ォーラムでは， 2014 年からにに開始される自 動車用内燃機
機関技術研究組組合（AICE：
Researcch Association of Automobile Internal Combu
ustion Engines） の活動をベース
スにエンジン
技術の優位性維持につついての報告とパネルディスカッションが行われれた。同時に，内内閣府が主ノベーション創造
造プログラム）のの一つに設定されれている革新的燃燃焼技術に導する SIP（戦略的イノついてもも説明された。直直前の 19 日に AICEA
設立発表会
会があり，SIP のの公募開始も 6 月に控えていたこととを考えると，フォーラムのタイミ
ミングとしては絶絶妙であったと言言えるのではない
いだろうか。
AICE については，OEにM８社が複数年年に亘り共同研究究体制を議論し，，研究組合設立
立に至ったことに対しして関係者の努努力に敬意を表ししたい。また，エン
ンジンを対象としした燃焼研究がが SIP のよう

Fiigure 1‐1 協調テーマ群な国主導の大きなプロ
ログラムとなることは，筆者の知知る限り過去に例例がない。日本のの自動車技業は世界の中ででも大きな影響力
力を持っており，この強みを維持持していくためにも国のサポ
術・産業
ートがあ
あって然るべきととも言える。欧州
州では自動車分分野に投資する ことは産業・経済
済基盤を維
持・発展
展させるだけでななく，諸外国かららの委託研究，留学などを誘起起する効果もあるることから，
成功例として積極的にに継続的投資が行行われている。日本の自動車関関係各社からも欧
欧州への研究開発費が増加していいることは既に報報告されている通通りである。産学
学官一体となったた技術開発が一過性で終わらない
いことを期待する
るものである。
プログ
グラムは，はじめ
めに産学連携活活動の母体となっった内燃機関共共同研究推進委員
員会の活動の中から，ガソリンエン
ンジンについてのの取り組みをトヨヨタ自動車の中 田 浩一氏が説説明した。熱効率 500％へのアプローーチと産学連携トライアルとしてて実施した PM 生
生成メカニズム解解明の成果が報告された。続いて，ディーゼルエンジンの後処理理について同じく
くトヨタ自動車のの福間 隆雄Figure 11‐2 クリーンディー
ーゼル研究課題

氏から，，共有課題としてて選定した DPPF のスート堆積積モデル，冷間時時の白煙生成メ
メカニズム，EGR デポジット生成要
デ要因解明についてて説明があった
た。経済産業省のの石井 孝裕氏のの活動報告の後，S
SIP について内内閣府政策参与（トヨタ自動車）のの杉山 雅則氏 が，AICE につい
いて理事長
（本田技
技術研究所）の大大津 啓司氏がが，その趣旨を説説明された。最後後に早稲田大学
学の草鹿 仁先生より大学の役割とと将来の役割につついての報告ががあった。
AICE と SIP の二二つがあるが，共共に燃焼技術のの高度化による熱
熱効率向上
産学連携体制には A（目標最最大熱効率；500％），温暖化ガ
ガスの二酸化炭素排出削減を大
大きな目標に挙挙げており，
AICE と SIP の区別がややや分かり難かった感がある。パ
パネルディスカッッションの中のででもどちらに向けてののコメントである
るか分からない場
場合があった。マ
マスコミを介しててある程度の情報報が出ているだけにに，フォーラムのの前半で両者の違いや運営につついて明確に説説明しておいた方
方が聞く側にとってはは有難かったのでではないだろうかか。また，AICE が主導する研究
究が具体的にははどのような
経路を通通って行われてていくか，大学のの研究・教育は今
今とどう変わるののか，研究成果
果はどのように使われていくかの説
説明がもう少しああってもよかった
たと思う。特に研研究成果を製品開開発に繋げFigure 2‐ 1 可視化エンジ
ジンシステム3

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るプロセ
セスは重要で，欧欧州では AVL や FEV などエンジニアリング会社
社が大きな役割割を果たしているし，開発した計測法
法を計測装置ににまとめ上げるメ
メーカーや数式モ
モデルをシミュレ
レーションプログラム
ムとして提供するるメーカー，部品品やサブシステム
ムに反映するササプライヤーの発発展を促している。産産学連携はキャッチアップから始始まるようである
るが，日本に適しした独自の方式
式を探し出す必要ががある。そのためめにも大津理事長
長のまとめにもあるとおり，更ななる輪の広がりりを期待した
い。（小
小池）
文献】
【参考文
1-1）日本の乗用車用エエンジン技術の優優位性は維持でできるか？，自動動車技術会 2014 春季大会
ラムテキスト（2014）
フォーラ

Figure 2‐2 浮遊
遊物からの LSP
PI サイクル観察結結果

進ガソリン機関技
技術
2 先進
今回の大会では先進
進ガソリン機関技
技術Ⅰ～Ⅴの 5 セッションが開開かれ，グローバ
バル環境の改善に寄与できる基礎
礎的研究および技
技術開発に関すする 28 件の講演演が行われた。こ
これらのセッ
ションはは関心度が高く，，多くの講演にてて 300 席近い座席が満席，立立ち見の状態も見受けられた。そのの中から 5 件の講演を紹介するる。
「過給給 SI エンジンにおける LSPI の可視化解析」2-1)と題し，泉（日本本自動車部品総総合研究所）
らによりり，エンジン筒内内の可視化技術をを用いた LSPI 発生のメカニズム
発
ム解析が報告さされた。着火のプロセセスを解明し，筒
筒内の壁面からら剥離したデポジ
ジットのかけらがが着火源となるメ
メカニズムを

新 LSPI メカニ
ニズムの概要Figure 2‐33

明らかににしたと述べていいる。図 2-1 に示す可視化エンにンジンシステムをを新規開発し，鮮
鮮明な画像
で LSPII 前後の一連のサイクルを捉ええている。LSPI 前サイクルからの前の代表的な筒内圧力波形と画像を図
図 2-2 に示す。
。LSPI サイクルでは吸気行程かから浮遊物がみみられ(図 2-2(b)))，上死点付
近におい
いて浮遊物周囲
囲の混合気が着着火する様子を確確認している(図 2-2(c))。LSPI の着火源として，燃燃料に希釈されたたオイル滴説ががあるが，今回観観察した LSPI サ
サイクルにおいてて，圧縮行程中のクレレビス周辺から液滴が飛散した
たと明らかに識別別できる結果は得得られなかった
た。実験結果と考察かから図 2-3 に示
示すような LSPI 発生メカニズム
発を推察している 。ライナウエット
トで生成されたデポジ
ジットが剥離してて空間中を漂う。燃焼にさらされれてデポジットののかけらが燃えてて高温化す
るが，そその表面の炎は
は排気行程で消炎する。ただし反反応が緩やかにに継続し，圧縮行
行程中に酸Figure 22‐4
Table 2‐1

EGR システムの概念図

シ
クールド EGR システムの比較

化反応速度が増し，周周囲の混合気へ着着火に必要なエ
エネルギーが放 出されると，混合合気の燃焼が開始すると述べていいる。会場からは
は，油滴が直接原
原因で LSPI が発発生するのでははないのか，
といったた質問があったがが，LSPI はオイ
イルや燃料がデポポジット化したもものによる，複数数サイクルにまたがる
る着火プロセスでであるという新たたなメカニズムをを提案した。
「ダウ
ウンサイジング過過給ガソリンエン
ンジンへの Low Pressure
P
Cooledd EGR システム
ムの適用」2‐2）

Ta ble 2‐2

エンジン
ン主要諸元

Taable 2‐3

主要新
新要素技術

と題し吉
吉田（日産自動車車）らによる発表表があった。過給
給域の燃費改善
善のポイントとしてて①ノック抑制，②排
排気ガス温度低低減，③比熱比比の向上の三つつを挙げ，今回
回 LP-EGR（Loww Pressure
Cooled EGR）を新開発
発エンジンへ適用用したと報告している。適用可能
能な EGR システム
ムを図 2－4て検討し，表 2－－1 に示す得失失比較結果から， LP-EGR を選定定している。
に示す三つを候補としてEGR 率コントロールにつ率ついて，定常時 EGR バルブ開度
度が同じならば 吸入空気量によよらず，EGR率が一定であることを示示している。またた過渡時の応答答遅れ問題を解決決するため，EGR バルブ開正する制御を開開発したと述べてている。会場かららトルク 0 N・m ままでの急減速時の
の失火対応
度を補正
は，どの
のように行っていいるのか，と質問問があり，それをを考慮した EGR マップを作成し，スロットル制御も行行っているとの回回答があった。
また上
上記 LP-EGR シ
システムをガソリ
リンターボエンジ
ジンとして世界初 採用したエンジ
ジンの開発
「新型
型高効率 4 気筒
筒 1.6L 直噴ガソリンターボエンジ
ジンの開発」2‐3）とと題し松井（日産産自動車）らによる講講演があった。表
表 2－2 に新旧エエンジンの主要諸元を示す。新新型エンジンにはは，表 2‐3 に示すよううな技術を新たにに採用している。鏡面ボア溶射
射シリンダブロック
クは，鋳鉄ライナ
ナがなくなる
ことによよる軽量化だけででなく，熱伝導率率向上によりノッッキング抑制にもも効果がある。可可変容量オ
イルポン
ンプは，電制油
油圧制御により低低負荷領域の吐吐出圧を下げるこ
ことで，流体仕事事の低減を図っていいる。今回の要素
素技術採用によより，先代に対しし 12％のフリクシ
ション低減を実現
現し，新型エンジンのの燃費性能は，先代に対し 10％％以上向上したと報告があった
た。
「小型型車用 新 L4 ガ
ガソリンエンジン
ンの開発」2‐4）と題題し鈴木（本田技技術研究所）らにによる発表があった。
。今回新たに環境境性能向上を狙狙った，最大熱効
効率 39％のハイ
イブリット車用 1.5
5L PFI エン

4

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ジン(LEEB)と，走りの楽しさ実現を狙った
た，最高出力 97
7kW の DI エンジ
ジン(L15B)を同一一骨格で開Table 2‐4

ハイブリッド車用エンジン主要諸諸元発したとと述べている。表
表 2－4 に新型エエンジン LEB と従来型エンジン
ン LDA の主要諸諸元を示す。
燃費向上技術としてアトキンソンサイク
クル，クールド EGR，吸気 1 バル
ルブ休止 VTEC，，ピストン頭している。さらに図図 2－5 に示す低低フリクション技
技術を採用するこことで，従来部形状最適化を採用し型 1.3LL エンジン以下ののフリクションを達達成し，2000rpm
m エンジン軸ト
トルク 89Nm の運
運転ポイントで，BSF
FC 214g/kWh をを達成したとしてている。
「EST
TEC 1 NR-FKE
E エンジン開発」」2‐5）と題し倉内（（トヨタ自動車）ららにより，ハイブリ
リッド用エン
ジンに用用いられている 低燃費技術を転転用した，従来車
車用エンジン熱
熱効率向上の技
技術アプロー
チと，新新開発 1 NR-FK
KE について講演演があった。高圧
圧縮比化とアトキ
キンソンサイクルルによる熱効率向上は，背反としてトルク低下を招く。従来車用エンンジンで，これららの技術を採用するためには，エンンジン性能低下下の克服が必須須であると説明明している。表 2－5 に新開開発 ESTEC
1NR-FE
EK エンジンと現
現行 1NR-FE エン
ンジンの諸元を示示す。エンジント
トルク低下対策ととしてエキゾーストマ
マニホールド形状状最適化，発砲
砲ゴム付ウォータ
タジャケットスペ
ペーサ，燃料噴射
射タイミング
最適化により図 2－6 にに示すように従来
来比＋1Nm のト
トルク向上を果た
たした。また熱効
効率は，ハイブリッド
ド用エンジン同等
等の 38％を達成
成したと報告がああった。（野口）【参考文文献】
2-1) 泉 桂広，青木 文
文明，飯塚 基正正，岡田 吉弘：過過給 SI エンジン
ンにおける LSPI の可視化解の析，自動動車技術会 2014 年春季大会学学術講演会前刷
刷集，No.54-14， (2014)2-2) 吉田吉慎一郎，小小林 眞里，中原原 洋一郎，平井井 直樹，土田 博
博文，高木 大介
介：ダウンサイジング
グ過給ガソリンエ
エンジンへの Lo
ow Pressure Coo
oled EGR システ
テムの適用，自動動車技術会

Figuree 2‐5

フリクション低減技術の効効果

Tablee 2‐5

1NR‐FKE エンジン諸元エ2014 年春季大会学術講年
講演会前刷集，No.54-14，(20114)2-3) 松井松 義典，相吉吉澤 英二，堀 健一，仲津健
周一
一，伊東 輝之：新
新型高効率 4 気筒
気 1.6L 直噴ガソ リンターボエン
ンジンの開発，自自動車技術会 2014 年春季大大会学術講演会
会前刷集，
14，(2014)
No.91-1
2-4) 鈴木鈴雅樹，早川川 修一，石原 祥道，進藤祥俊洋
洋：小型車用 新 L4 ガソリンエエンジンの開発，自動動車技術会 2014 年春季大会学学術講演会前刷
刷集，No.91-14， (2014)2-5) 倉内倉 孝，山田 哲
哲，高木 功：ES
STEC 1 NR-FKE エンジン開発
発，自動車技術術会 2014 年
春季大会学術講演会前
前刷集，No.91-114，(2014)
3 先進
進ディーゼルエンンジン
3.1 先進進ディーゼルエンジン制御技術
術
田中ら 3‐1）は筒内圧力センサ付グロロープラグを用い
いた，拡散燃焼・ 予混合圧縮着火
火燃焼の切した。センサの詳
詳細構造については，抜き刷り に掲載されていいないが，グ
替制御について発表しロープラ
ラグの発熱体にに働く力を計測すするもので，グロロープラグとしててのヒータ機能をを有しながら
筒内圧力計測を可能ととしている。図 3-1
3 は，基準セン
ンサとしてピエゾ
ゾ型圧力センサとの同時計
い，dP/dについいて両センサによる計測値の相相関を示した図でである。これより開発センサ
測を行い（GIPS と称する）は基準
準センサに対しほ
ほぼ同じ結果がが得られることがが分かる。このセセンサを用いて，拡散
散燃焼から予混混合圧縮着火燃焼
焼への切替制御御を実施し，そのの効果を実証してている。この切替制御では，第 1 段
段階では dP/d
を一定値以下にに保つように燃料料噴射時期を制制御し，その後の第 2 段階においてては燃焼位相を一定に保つよう
うに燃料噴射時期期を制御する。こ
これにより，
切替直後の燃焼騒音ののスパイク的な上昇を抑え，さらに定常状態ににおける燃焼位相相制御で熱効率向上を狙う。図 3--2 には GIPS センサを用いた切セ切替制御の有無
無が燃焼と排気のの時間変化

Figure 2‐66

エンジントルクリカバーの取組
組に与えるる影響を示す。切替制御を行う
うことで，予混合
合圧縮着火燃焼 への移行直後のの燃焼騒音（dP/d
）の増加と NOxx の増加を大幅にに低減できることとが分かる。一方
方，未燃炭化水
水素（THC）と
CO は増増加している。ここれらの排出抑抑制のため，グロ
ロー加熱による燃
燃焼改善を行っっている。図3-3 には
は筒内圧計測にによるフィードバック制御とグローー加熱を同時にに行った場合と，グロー加熱
しない場
場合との比較をを示す。この図か
から筒内圧力セン
ンシングによる燃
燃料噴射時期ののフィードバック制御
御とグロー加熱にによる燃焼促進進により，THC と CO の増加を抑抑えつつ，NOx と燃焼騒音を低減することが可能であることが分かる。以上により GIPS センサをを用いた燃料噴射
射制御の有効性が示された。（小酒酒）

Figure 3‐1

G
GIPS と基準センサ
サによる圧力上昇
昇率の
測定値の比
比較

5

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3.2 先進進ディーゼル燃
燃焼･後処理技術
術 Ⅰ
三菱自
自動車・北田らはは「ディーゼル燃
燃焼計算の実用化研究｣3‐2)と題 して講演を行った。
筆者らは
は，早稲田大学
学で改良された KIVAK
コードをベ
ベースに短時間でで熱発生率を求求められるように簡素素化した燃焼モ
モデルを加えて実実用的な時間で計算できるソフ トウエアを作成し開発に利用していいる。しかしパイ
イロットや少量ののプレを含めた噴
噴射パターンではは，着火遅れの予予測制度が十分でないた め，上 死点付 近の筒内圧を再現できていなかっ た。これ は着火遅れをLivengoood-Wu 積分法
法によるモデル計
計算（以下，簡易
易計算と記載）でで簡便に予測してていることに起因してている。そこで表
表 3－１に示すよ
ような，化学反応
応計算による計算
算負荷を極力抑抑え，着火遅れ時間と着火から化学学平衡に至る簡略略化素反応モデデル（以下，化学学反応計算と記載
載）を作成した。
この両両者のメイン１段
段噴射における計
計算結果と実測との対比を図 3 －4 に示す。条件
件は 3.2L, 4FigureF
3‐2 燃焼切替替における GIPS センサによる筒内圧力
力計測値を用いた燃料噴射時を時期制御の燃焼特特性と排気特性に与
与える効果

気筒エン
ンジン,3800rpm 全負荷運転でのの噴射速度，筒
筒内圧，熱発生率
率，主要化学種ののモル分率と NOxx 濃度を実測と重重ねて示していいる。それぞれのの項目において両両計算法ともに実
実測にほぼ
合ってい
いる。
次に，2.2L, 4 気筒デディーゼルエンジ
ジンのパイロット，，プレ，メインとア
アフターからなるる 4 段噴射
運転点での両計算
算結果を図 3－55 に示す。簡易計算のパイ
で,EGR を 23%加えた 1500rpm での運ロット噴
噴射の燃料は，実実測のタイミング
グで発熱せず，次のプレ噴射のの燃料と一緒に燃焼するため，プレレ噴射後の熱発発生が急激になりり上死点付近の筒内圧が実測をを上回ってしまうう。一方，化学反応計算では，パイイロット噴射の燃
燃料から低温酸化化反応による発 熱が生じ，この影響を受けてプレ噴
噴射の燃焼が穏穏やかになり，上上死点付近の筒
筒内圧が実測値ととほぼ一致し，化
化学反応計
算の優位性を確認でききた。
ン１段噴射の場合
合の計算時間はは，2.5GHz パソコ
コンで，簡易計算
算７分に対して化
化学反応計
メイン

FigureF
3‐3 筒内圧
圧力センシングによる燃料噴射時期制
制御とグロー加熱の組み合わ
わせが燃焼切替時のの燃焼と排気に与ええる効果

Table 3‐11 簡略化した素反応モデル

算では６時間以上かかかるため，用途にに応じた使い分けける運用が適切
切と判断している。
京都
都大学・堀部らはは｢アフター噴射をを用いたディーゼ
ゼル機関におけける混合気形成過過程の数値解析｣ 3--3)と題して講演 を実施した。デディーゼル機関ににはコモンレールル式燃料噴射装装置が普及し，排ガガス低減や騒音音低減のために多多段噴射が活用用されている。メ
メイン噴射の直後
後に少量の燃料を噴噴射するアフターー噴射 （post innjection） は黒煙
煙の排出低減にに有効とされていいる。筆者ら
も単気筒
筒機関においてて総噴射量を一定定にしてパイロッット／メイン／ア
アフターの３段噴噴射を用い，
アフターー噴射の黒煙低低減効果についてて実験を行っておおり図 3－6 にに示すように，噴噴孔数７の噴射ノズル
ルとくぼみ口径のの小さいリエントトラント燃焼室 （Re 55） の組み
み合わせではア
アフター噴射時期θpost を早くする
るほど，吸気酸素素濃度 γO2 が低低下するにもかかかわらず黒煙濃
濃度 Smokeが低下すること（7 horles nozzle)，噴射
射ノズル流量一定の下で噴孔数
数 10 に増やすとと早いアフター噴射では黒煙濃度がが増加すること（（10 holes nozzlee），くぼみ口径のの大きいリエントトラント燃焼室（Re 60）ではアフタ ー噴射時期を遅遅らせた方が黒
黒煙濃度が低下下することなどをを明らかにした。
そこでで，本研究ではこ
これらの実験結果
果を対象として 3D-CFD を用い
いて燃焼過程の数値計算を行い，すすすの生成に関関連の深い燃料濃濃度分布を解析析し，機関諸元やや運転条件の違違いによってアフター
ー噴射に黒煙低低減効果の傾向がが異なる理由にについて説明を試試みている。
はじめ
め噴孔数７におい
いてアフター噴射
射時期を早める
ると黒煙が低下すする原因について考察する
ためアフ
フター噴射時期 θpost = 11°ATDC と 21°A
ATDC について計計算を行った。燃
燃焼室は標
準の Re
e 55 である。こののθpost=11°A
ATDC とθpost==21°ATDC におおける混合分率 fu および温ure 3‐5 4 段噴射ででの化学反Figure 3‐4 メイン１段
段噴射での化 Figu
応計算と簡略計算の比較
学反応計算と簡略計
学
計算の比較
2L,4 気筒，1500rpm
m, EGR23%）（3
3.2L,4 気筒，3800rrpm,EGR 0%） （2.2度Ｔの筒筒内分布のクラン
ンク角経過を図
図 3－7，図 3－8 にそれぞれ示す
す。図 3－7 におおいてメイン
噴射はパイロット噴射のの燃焼による高高温領域に噴射さされ 6°CA にははくぼみ側壁付近
近で fu が 0.1～0.2 の辺りで温度がの2000K 近くに上上昇することが確確認できる。メインン噴射終了後，テ
テール部の混合分
分率は 10°CA から 14°CA にかけて急速速に低くなる。アアフター噴射時期期が早いθ
post=111°CA ではそその領域にア フター噴霧が噴
フフター噴射時期期の遅いθ
射 さ れ る 。ア フ
post=211°CA ではアフフター噴射時期ににメイン噴霧が巻巻き上がっておりり，混合分率の高高い領域に
アフターー噴霧が噴射されれる。これらのこことから早いアフ
フター噴射時期をを用いるとメイン
ン噴霧とアフ
ター噴霧
霧の干渉が小ささくなるのでメイン噴霧に取り込
込まれなかった酸
酸素をアフター噴
噴霧の燃焼に利用でき，アフター噴
噴霧から生成すするすすが少なくくなり，黒煙濃度度が低下したと考考えられる。
一方，ア
アフター噴射時期期が遅いとメイン噴霧の燃焼にによって酸素濃度度が低下した領領域にアフター噴霧が噴射される事事になり，アフターー噴霧由来のす
すすが多くなるた
ために，黒煙濃度が増加しFigure 3‐66 アフター噴射のの黒煙低減効果果

6

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SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGGINEERS OF JAPANVol. 4 No. 4 20014

たと考え
えられる。
つぎに
に，噴射ノズル仕仕様(噴孔径，噴噴孔数〉を変更しした際に，アフタ
ター噴射時期に対する黒煙濃度の傾向が変化する
る原因について考考察するため，噴孔径，噴孔数
数を 0.105 mm および
お10 とフター噴射時期θpost =11°AT
TDC と 21°AT
TDC の条件で計計算を行った。両
両アフター噴してアフ
射時期における混合分
分率 fu および温
温度Ｔの筒内分布
布を図 3－9 およよび図 3－10 に示す。両者ににおいてて，メイン噴霧のの分布に注目すすると，噴孔数 7 の場合に比較
較して，スキッシュ
ュエリアおよびくぼみ
み底面に沿った混
混合分率の高いい領域の流動がが遅く，希薄化がが遅い。図 3－9 の早いアフ

Figure 3‐7 混合分
分率 fu と温度 T の筒
筒内分布のクランク角経過（Re55, 0.1255mm×7 ノズル噴孔
孔,θpost = 11°ATDC））

ター噴射
射の場合にリップ
プ付近に存在す
する混合分率の高高い領域にアフ
フター噴霧が噴きき込まれる。
また，くくぼみ底面からののメイン噴霧の巻
巻き上がりが小ささいので，アフタ
ター噴射時期が遅い図 3－
10 の場
場合にはアフターー噴霧は fu およびびＴが低い領域に噴射される。ここれらから実験結
結果を考察
すると，噴孔数 10 ではは早いアフター噴
噴射を用いるとく
くぼみ側壁付近 に存在するメイン
ン噴霧火炎

Figure 3‐8 混合分
分率 fu と温度 T の筒
筒内分布のクランク
ク角経過（Re55, 00.125mm×7 ノズル
ル噴孔,θpost = 21°AT
ATDC）に向かってアフター噴霧
霧が噴射され，アフター噴霧はは高温で酸素濃度
度の低い燃焼ガ
ガスをエント
レインすすると考えられるる。そのため，ア
アフター噴霧からら生成するすすがが増加し，黒煙
煙濃度が高くなったとと考えられる。アアフター噴射時期期を遅くするとア
アフター噴射はメ
メイン噴霧火炎のの干渉は小さくなるると考えられ，メイ
イン噴霧の燃焼
焼に使わなかったた酸素をアフターー噴霧で利用でできるので噴孔数 7 よりも黒煙濃度度が低下したと考考えられる。
最後に，くぼみ口径 を変更した際ににアフター噴射時
時期に対する黒黒煙濃度の傾向がが変化する
るため，燃焼室形
形状を Re60 に変更してアフタに
ター噴射時期θθpost=11°
原因について考察する

Figure 3‐9 混合分率 fu と温度 T の筒内分布のクランク
筒ク角経過（Re55, 0.105mm×100 ノズル噴孔,
θpost =11°ATDC）

Figure 3‐11 混合分率 fu と温度 T
筒内分布のクランク
ク角経過
の筒
（Re
e55, 0.105mm×10 ノズル噴孔,, θpost =21°ATDC）

について計算を行行った。この場合
合，両者ともメイ
イン噴霧の燃焼ガ
ガスとアフタ
ATDC と 21°ATDC にー噴霧の干渉が起こっっており明確な現現象の差は見らられなかった。そそのため干渉に起因して黒煙が変化したというよりりも，図 3－6 におおいて Re60 の黒黒煙が変化してているのは EGR 率の変化に率
伴う吸気
気酸素濃度の違違いに起因するもものと推測する。
。
アフタ
ター噴射の黒煙煙低減効果を総括
括的に整理した大変有意義な研研究と判断する。
。（下田）進ディーゼル燃
燃焼･後処理技術
術 Ⅱ
3.3 先進中村ら
ら 3‐4）が，SiC ナノ
ノ粒子メンブレン
ンフィルタにおけけるすす微粒子のの酸化過程につついて，昇温試験や環境制御型透過過型電子顕微鏡
鏡による酸化過過程の観察などににより実験的に調査した結Figure 3‐111

SiC 粒子と CB 粒子の混合比ががCB 粒子酸化温
温度に与える影響
響果について発表した。S
SiC ナノ粒子メン
ンブレンフィルタは通常の DPF 表面に，平均粒
粒径 35nm と800nm の混合 SiC 粒子子から構成されるる壁厚 20m の層を焼成したものものであり，従来
来 DPF よりも低温で堆堆積微粒子を酸酸化させることがが可能であるが，その酸化過程
程は明らかでないい。この酸化機構を解解明するためにに，まず SiC 粒子
子とディーゼル微
微粒子を模擬した
たカーボンブラッック(CB)粒子の混合物を作成し，これれに高温 O2/Ar ガスを通すこととで酸化させ，酸
酸化により発生す
する CO とCO2 を質質量分析計で計計測し酸化速度を求めている。この装置ではガ
ガス温度の時間変化を制御することとが可能である。
。これを用いて，SiC 粒子と CB
B 粒子の混合比
比を変化させるこ
ことで，両粒Figure 3‐‐12 環境型透過過型電子顕微鏡にによるSiC 上
上すす粒子の酸化化過程の観察画像
像

子の接触状況を変化ささせ酸化に与える影響を調べてている。SiC 粒子子の割合を増加
加すると，CBの酸化温度が低温側へへ移動すること，SiC 粒子割合がが高い場合にはは酸化開始温度度が Pt 担持の有無に無関係になるることが明らかににされた（図 3-11）。これより，CCB の酸化は SiC 粒子との接触面積に依存し，Ptt が担持されなくくとも，SiC 粒子と CB 粒子の接接触面積を十分に確保すれば Pt 担持の場合と同担同程度の酸化温度度を得ることがでできることを示ししている。また，環
環境制御型
透過型電子顕微鏡を用用いて SiC メン
ンブレン上のすすす微粒子の酸化 過程を観察した
た結果，すす粒子の酸化反応はすす
す粒子と SiC 酸化化物層の界面近近傍おいて優先 的に進行するこことが明らかにされたた（図 3-12）。ささらに，SiC 上へへ吸着した酸素の離脱量を計測測した結果，500
0℃～900℃

Figure 3‐13 SiC メン
ンブレンフィルタ上
上すす粒子の酸化モデル

においてて脱離した酸素
素がすす酸化に寄寄与していることとが示された。Ptt 担持により SiC
C 上への酸素吸着量が増加するたため，これによりり酸化速度が増増加すると考えらられる。これらのの結果から，
図 3-133 に示す，メンブレンフィルタにおおけるすす酸化機機構の概念モデデルを提案していいる。このモデルでは，メンブレンフ
フィルタ上のすす
す粒子の酸化経経路として，気相
相中酸素による酸
酸化と，メン
ブレン上上に吸着された酸
酸素による酸化化の二つの経路をを考えている。PPt を担持した SiC ナノ粒子
は酸化に寄与する酸素
素をより多く吸着
着するため接触面積が小さい場
場合でも酸化反応が進行し持していない SiC ナノ粒子は吸吸着酸素量が少なないため，酸化反応を低温やすい。一方，Pt を担持で進行ささせるには接触
触面積を高くする
る必要がある。（小小酒）
Figure 4‐1

モ
モータ内蔵 DCT による 1 モータ HEV
H7

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【参考文
文献】
3‐1） 田中貴史，沖中田学，中村敏之，本間哲治：筒内内圧力センサ付ググロープラグによる予混合
圧縮着
着火燃焼移行時
時の騒音，NOxx 制御技術開発
発，自動車技術術会 2014 年春
春季大会，
No.69-1
14(2014)3‐2) 北田泰造，口田征北征人，林伸治，川川添博光，酒井井康行，安東弘光
光：ディーゼルエ
エンジン燃焼計算の実用研究，自動動車技術会 20144 春季大会，No.88-14(2014)堀雄司，川那辺洋，石山拓二：アフフター噴射を用いいたディーゼル機関におけ3‐3) 堀部直人，狸塚雄
る混合気
気形成過程の数
数値解析，自動車車技術会 2014 春季大会，No.888-14(2014)3‐4）中村圭介，大木浩
浩史，讃井涼子，，日高宣浩，田中正道，松本弘
弘昭，花村克悟：SiC ナノ粒
ブレンフィルターーによるすす酸化化挙動，自動車技技術会 2014 年春
春季大会，No.89-14(2014)
子メンブ
Figure 4‐2

モータ内蔵ダブ
ブルクラッチ変速機
機

新の EV，HEV 技
技術
4 最新
今大会も，“最新の EV，HEV 技術””を冠した 5 セッッションのほかにに“EV・HEV の要
要素技術“，“車載用
用パワーエレクト
トロニクスコンポ
ポーネント新技術
術Ⅰ，Ⅱ”“自動車
車用燃料電池”ななど，計 9 セッション
ンで電動車両に関関連した幅広い発表が行われた
た。
パワートレインに関ししては，2013 年秋の大会で高効
年
効率な変則シリーーズハイブリッド
ド 4‐1)を発表
した研究
究所から特徴ののある 2 形式の HEV
H の発表がああった。池上らはは 1.5L のアトキン
ンソンサイクルエンジ
ジンとモータ内蔵蔵のデュアルクラ
ラッチ変速機（DDual Clutch Traansmission, DCTT）を組み合わせたコンパクトスポーーツ HEV システ
テム 4‐2)（図 4－1））を紹介した。前前述の変則シリーーズ HEV が比較的大型のセダンをを対象としておりり，その駆動モーータが全負荷域をを変速機なしででカバーする
BEV 寄りのものであった
たのに対し，本件
件は変速機と組組み合わせることとで小型の M/G
G を採用した
比較的小型の車両を対対象にしている ICEV
I
寄り（ICEV
V をアシスト）HE
EV である（VW の twin up4‐3）

Figure 4‐3

モ
モータ内蔵 DCT によるに
HEV の動作
作モード

に近い）
）。
DCT は図 4－2 に示示すとおり 2 本のの入力軸が出力力軸を共有した 6 速 DCT の奇数
数段軸の端
ロータ内に設けたた遊星歯車を介介してモータを取取り付けたものでで，リングギヤのの固定によっ部に，ロて 3 速ギギヤと遊星歯車
車を組み合わせてて 1 速のギヤ比比を実現しているる。動作モードはは図 4－3 に示すとおおりで，EV モード
ド（3 速が中心）でで発進し，エンジ
ジン始動は EV モ
モードで走行中ににクラッチを締結してて実現する（締結結期間のモータトルクをエンジンン起動分だけ上上乗せすることでで，起動時のショック
クをなくしている）。従来の気筒休休止機能を付加した CVT 付パラ
ラレル HEV に対対して，DCTを採用すすることによってて EV モードの出出現頻度を高め
めたこと（エンジン
ン運転時間は 55％減），最5Figuure 4‐4 エンジン
ン動作点の差来の IMA システム
ム，右：新システム
ム)
(左：従来

適なエン
ンジン動作点ででの運転が実現ししている（図 4－4）ことなどから，，従来比 38%の燃
燃費向上が
図られた
たとしている。
このシシステムの効率率と性能を左右すするモータについいて四方らが詳詳細に発表していいる４－４）。偏
平なモーータのロータ内に遊星歯車を組組み込むため，ス
ステータ巻き線をを直接渡り構造
造（図 4－5）にするこことで省スペースス化を図り，さららにスペースの問問題で困難な磁 石の V 型配置
置（リラクタンストルク
クの活用の定石石）に代わって磁石横に補助突起起を設け 36%ののトルク密度向上
上を実現したFigure 4‐5 ス
ステータ巻き線のの渡り線の改善（左左：
従来ののバスリング，右：直接渡り線）

こと，負
負荷率が高くなっったモータをトランスミッション油
油で直接冷却す ることで連続定定格を確保したこと等等を紹介しているる。
矢崎ら
らは，3.5L V6 エエンジンと 3 機ののモータを持ったた全輪駆動ハイブ
ブリッドシステム
ムとその基幹をなす左左右輪の駆動力
力配分可能な後輪用モータユニ
ニットについて発 表した 4‐5）。車両
両としては図4－6 に示すように変速に
速機内にモータをを持った FF 車ががベースで，このの後軸に左右独立立に駆動可能なコン
ンパクトなモータタユニット（図 4－－7）を設けたものので，モータの出
出力は後輪が 27kW×2
2に対して前
前輪は 35kW と小さい。動作モードは図 4－8 に示すとおりで，，①発進や低速速クルージン

Figure 4‐6

全輪輪駆動スポーツ HEV のパワートレ
レイン

グは後輪による EV 走行，②低エンジン負荷での加速
速はエンジンを高高効率域で動作させ余剰動力を前輪
時は全モータで輪モータで吸収収，③高負荷域でではモータでアシスト，④減速時で回生，と定石通りでであるが，姿勢制制御が必要な AWD
A
モードではは前輪モータで発発電した電力でで後輪モータユニット
トを駆動し，電池池状態の影響を排排除している。発発表の主眼は機
機械式 AWD と同同等なコンパクトさをを実現するためにに集中巻きモータを採用し，ここ
こで問題となる振振動，騒音を低減減する手法を述べているが，ここででは触れない。このシステムはは省エネより高性
性能を優先したたものである（BMW の i84‐3）に近い）。
また，，このシステムはは高級車仕様でであるにもかかわわらず，スペーススの都合で 3 台のモータ用
台
インバー
ータを車両中央央に搭載することとによる雑音問題
題など，インバーータへの要求仕様を如何にFigure 44‐7

後軸用のツ
ツインモータユニッ
ット

8

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解決した
たかについても別
別途発表があっった 4‐6)。
非接触給電システム
ムに関して，従来来の改良や実用時の障害を排除除する研究のほほかに，新たな方向の提案があったた。従来は車両とと充電設備が一対一であることとを前提にしていいたが，保田らは不特
特定多数の車両両に対応するた
ために充電用コイ
イルが車両の進
進行方向にずれても効率の変化が少ないシステム
ムについて発表しした 4‐7)。詳細のの紹介は控えるがが，図 4－9 に示
示すように，
路面側に複数の一次ココイルを設けて車
車両の前後方向
向に長い磁極をを構成し，これにに対して車両
ルでカップリング
グするもので，実実験設備によってて基本的な特性性を左右する側の 1 個の二次コイル
ータについて検討討した結果を基に実現可能性にについて報告した
た。二次コイルの
の前後方向
パラメー

Figure 4‐8

全全輪駆動スポーツツ HEV の動作モード

Figure 4‐9

多多種車両用給電シシステムのコイル
ル配置

Figure 4‐10

車両の位置ずれ
れに対する給電特特性

変位に対する総合給電
電効率は図 4－10 に示すようにに，一次コイル数
数とコイル間隔にによって要求が可能で，実現可可能性が高いとししている。
性能に合わせることが回生制動は電動車両
両の効率を左右右する重要な機能であるが，変変動する回生制動
動能力以上で補完する協調
調制御が必須機能である。制動動時に操作者に違違和感を与の制動力を油圧制動で両ブレーキの協協調制御は一般ににはブレーキバ
バイワイヤシステ
テムで実現されてており，既存えない両の ESC
C（Electronic Staability Control，横滑り防止装置置）を使用するもものとブレーキバ
バイワイヤシステムがが ESC 機能まででをカバーするものの 2 タイプ
プがあるが，いずずれもブレーキバ
バイワイヤシ
ステム用
用の新規システテムが必要でコスストが課題となっっている。内藤ら
らはブレーキバイ
イワイヤによらない，既存 ESC ユニ
ニットの加圧制御御の機能を活用しした協調制御シス
ステムを提案した 4‐8)。一般ーキペダルにはは要求制動力設定
定器が接続されれるのに対し，一一般のマスターシ
シリンダに不にブレー感帯を設設けることによりりこのストローク
ク範囲で回生を優優先した制御を可可能としている（（図 4－11，4－12）。回生での不足
足分を油圧で補完
完するロジックにについては紹介をを割愛するが，この補完油
加圧機能を使用している。このたため，加圧ポンプ
プをプランジャポ
ポンプから脈圧の創出を ESC の加プに変更して違和
和感のないシスステムを実現してている。結果とししてブレーキ
動の少ないギヤポンプ
バイワイ
イヤシステムに近いエネルギー
ー回収率を確保できたとしているる。この提案は，HEV のコ
一般化した際にストだけけでなく，将来，ア
アイドルストップ
プからマイクロ HE
EV への移行が一にも重要と考えられるる。
そのほか，電欠がなないように急速充
充電器を配置すする指針を，一次次近似的なシミュュレーションによってて求めた「交通シ
シミュレーションに基づく急速充
充電ステーション の適正配置方針
針」4‐9)，V2Gのグリッ
ッドへの貢献の形
形態とそれによ
よってユーザが得得られる利益を精精査し，ユーザー
ーに受け入れられるる可能性についいて検討した「V22G の経済性と実実現のための課課題」4‐10)は，EV の普及を左右するイ
インフラの評価にに関するものとしして興味深い。（（清水）
田島らは，本田技術術研究所が研究開開発を進めていいる EV 用接触式
式大電力走行給給電システムにかかわる報告を行っった 4‐11）。近年，E
EV への究極のの給電方式としてて走行中給電に期
期待が集まっている
るが，自動車用ととしては非接触方式を対象とししたものが主流でであった。そのよような状況のもと，本
本報告では①各種走行中給電方方式の優劣比較
較，②開発した給給電システムの詳細，③実車走行テスト結果，の紹紹介を行い，①については，自動車を対象としした場合には，給給電電力・送Figure 4‐111

協調制御用ママスターシリンダダー

電距離・位置決め性・安安全性確保の観観点から「接触式式」の「横方向」 走行中給電方式
式に優位性
があると
と結論づけた（表表 4‐1）。②ではは，開発給電シス
ステムの詳細説明明が行われた（表表 4‐2）。給電については，車両がが給電レーンに進進入⇒運転手ががユニット開閉スイイッチを ON⇒ユユニットが架線に接触⇒給電スター
ート，といったプロ
ロセスで進むとのことである。③③については，会
会場において動画をを中心に大変興
興味深いプレゼンンが行われた（図図 4‐13）。高速道
道路 50km 毎に約
約 2km の給電レーンンを設置することとにより，EV 航続
続距離無限化のの可能性がある ことをアピールししていた。さらに，提提案方式はコスト
ト面でも有利でああり，非接触方式
式走行中給電のの約 20 分の 1 程度に抑え程られるととのことである。
東らは
は，日野自動車
車が研究開発を進進めているコミュュニティーバス用
用途の小型 EV バスにかかわる報告告を行った 4‐12）。近年，バスの電電動化研究が盛盛んであるが，ほほとんどが短期間間の試験走行で終了となっている 。そのような状況
況の下，本報告
告では①エネルギ
ギーマネジメントシミュレー
ションにに基づくバスの電電動化設計の詳
詳細，②製作したた実車両の詳細細，③長期間の営
営業運行時に得られれた各種データ
タ，の紹介と分析析等を行っていたた。①について は，はじめに車
車両の電気・
機械系のモデリングをを行い，それに基基づくシミュレーシ
ションにより導入
入予定ルートに対対する諸検討を行っった結果を報告
告した。②においては，2012 年にに東京都羽村市
市と墨田区，そしして 2013 年に石川県小松市に導入入された同社製小型バス「ポンチョ」をベースととした EV 車両のの諸元詳細
いては，実営業運
運行時における
る一年分の電池温
温度（図 4‐
説明が行われた（図 44‐14）。③についFigure 4‐12 ブレ
レーキストローク
クと協調動作範囲
囲の関係
Table 4‐11 Comparison ofo Electric Supply
Capabbility when a Vehiicle is Running

9

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SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGGINEERS OF JAPANVol. 4 No. 4 2001415），放放電深度，電費，ディーゼルバス
スと EV バスのエエネルギー費用比
比較値（図 4－16），等の実

Table 4‐2

Sppecification of Dyynamic Charge System

測値がが紹介され，開発
発車両の環境調和性や運行費用用面での優位性性等を定量的にに評価していた。乗用用車と比較して遅遅れている商用用車分野の電動化技術に係る有有益な情報の発発信となったため，会会場において聴衆の興味関心をを集めていた。（
（紙屋）
【参考文
文献】
4‐1) 自動車技術会
自20013 年秋季大会
会，JSAE エンジン
ンレビュー，Vol . 4,No. 3(2014)ppp74‐2) 池上武史，横尾池尾健太郎，斉藤
藤進，四方哲，金金森伊（本田技技術研究所）：新新型１モータSPORTT HYBRID システ
テム，自動車技術術会 2014 年春季学術講演会前
前刷集，No.64-1
14(2014)4‐3) 第 43 回 東京モ
モーターショー2013，JSAE エンジ
ジンレビュー，Vool. 4, No. 3(20144)4‐4) 四方哲，鎌田剛史
四史（本田技術研究所）：新型 HEV 用モータの開開発，自動車技術術会 2014 年
春季学術講演会前刷集
集，No.3-14(20114)
矢，津吉智明（本田田技術研究所）：SPORT HYBRRID SH-AWD 用モータ，自用4‐5) 矢崎学，中村徹，
動車技術会 2014 年春
春季学術講演会前
前刷集，No.3-14(2014)鵜圭輔（本田技術研究所）：SPORRT HYBRID SH--AWD 用 Inverte
er Unit の開4‐6) 鵜飼伸周，漆原圭
発，自動動車技術会 2014 年春季学術講
講演会前刷集，N
No.4-14(2014)

Figure 4‐13 D
Dynamic
Charge Ve hicle

Figure 4‐14

Small EV Bus

4‐7) 保田富夫，乗越保
勇美，藤田幸一
一，砂金富保（テテクノバ）：新方式
式非接触給電シシステム，自動車技術会 2014 年春
春季学術講演会前
前刷集，No.27-14(2014)
内慎太郎，小池康康広(アドヴィッククス)，森下慎一朗
朗，全男浩（日産産自動車）：
4‐8) 内藤政行，大崎慎
ESC 回生協調ブレー
回ーキシステム開 発，自動車技術術会 2014 年春
春季学術講演会
会前刷集，
No.3-144(2014)4‐9) 日渡良爾，岩坪哲
日哲四郎，池谷知知彦（電力中央研研究所）：交通シミ
ミュレーションにに基づく急速充 電 ス テ ー シ ョ ン の 適 正 配 置 方 針 ， 自 動 車 技 術 会 2014 年 春 季 学 術 講 演 会 前 刷 集 ，No.27-1
14(2014)4‐10) 蓮池宏，新谷隆
蓮隆之（エネルギー
ー総合工学研究所）：交通シミュ
ュレーションに基基づく急速充電 ス テ ー シ ョ ン の 適 正 配 置 方 針 ， 自 動 車 技 術 会 2014 年 春 季 学 術 講 演 会 前 刷 集 ，Figure 44‐15 Annual cha
ange in the daily
temperature off battery

No.27-1
14(2014)4‐11）田
田島孝光，芝端康康二，野口渉，有有賀友恒（本田技術研究所）：E
EV 航続距離延長
長技術に関
する検討
討，自動車技術術会 2014 年春季
季学術講演会前刷集，No.28-144（2014）4‐12）東東壽志，伊藤妥，，古藤隆志（日野野自動車）：小型型 EV バス用エネ
ネルギーマネージ
ジメントの開発，自動動車技術会 2014 年春季学術講
講演会前刷集，N
No.29-14（2014））
5 ガス燃料エンジン

Figure 4‐116

Comparison of energy cost

「ガス
ス燃料エンジンⅠ・Ⅱ」では，国内外の研究機関
関や企業から，デデュアルフューエルに関する基礎研研究やコンセプ
プト，熱効率向上
上を目指した独自
自性の高い研究 テーマが発表さされた。その中から 2 件の講演を紹紹介する。
供給の天然ガススを主燃料としてて，筒内噴射の軽軽油を着火源ととするデュア趙ら 5-1)は，吸気管供
ルフュー
ーエル圧縮着火
火エンジンを対象
象に，低負荷におおける未燃損失失の増加や，高負負荷における最大圧力上昇率の増増大を課題に挙挙げ，圧縮比・吸吸気酸素濃度・吸
吸気圧力・天然ガ
ガス当量比
内圧力と熱発生生率であり，図示
示平均有効圧 0.88 MPa・圧縮の影響を報告している。図 5－1 は筒内比 16.5・吸気酸素濃度
度 21%の運転条件件において，異ななる体積効率ηvv と天然ガス当量
量比φNG の結果を比比較している。どどの運転条件ににおいても，燃焼
焼後半に急峻な熱熱発生を示し，天然ガスのFigure 5‐1

異異なる体積効率のの筒内圧力と熱発発生率

未燃混混合気が予混合圧
圧縮着火的に燃
燃焼すると考察している。このよような熱発生がが観察されな
い圧縮比 14.5 の性能とと比較して，同等
等 NOx レベルで
で THC および CO
O の低減と，図示示熱効率の向上がが得られる一因ととしている。但しし，燃焼後半の急急峻な熱発生はは最大圧力上昇
昇率を増大させ，それれに伴う NOx の増加を招くため，吸気酸素濃度度の低減による改改善を試みていいる。図 5－2は筒内圧力と熱発生率率であり，図示平平均有効圧 0.8M
MPa・圧縮比 16 .5・体積効率 1.0
0 の運転条件においいて，異なる吸気
気酸素濃度 O2in の結果を比較している。吸気酸
酸素濃度 16%ででは，燃焼後半の急峻な熱発生を示示しながらも，その際の最大圧力
力上昇率と NOxx は同 21%と比較
較して抑制され，同時時に THC およびび CO と図示熱効
効率は同等レベルを得ている。今
今後，この特徴的な燃焼を
広範囲な運転条件で実実現することが期期待される。
効率向上と有害排排気低減を目的的として，Lee ら 55-2)は Dedicated EGR と称す
低温燃焼による熱効

FigureF
5‐2

異な る吸気酸素濃度度の筒内圧力と熱
熱発生率

10

ENGINEN
REVIEWW
SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGGINEERS OF JAPANVol. 4 No. 4 20014

るコンセ
セプトの実現可能能性を報告しておおり，H2 と CO を含むを
EGR の大大量導入によりり，燃焼速度の低下を抑制しつつ，低低温燃焼を実現
現することを目標標としている。図 5－3 は， Dediicated EGR
システム
ムで構成されるる火花点火エンジ
ジンのコンセプトトを示す。全気筒
筒とも吸気絞りやや過給はな
く，#1 気筒の気
CH4-Air 当当量比φ#1 と，##2～#4 気筒の同同当量比φ#2 は独
独立して制御され，#1 気筒の排気は全て#2～#4 気筒に供給されれる。従って，均均一に希釈され る仮定で，#2～～#4 気筒のEGR 率は
率 33%としていいる。図 5－4 は，気筒全体の熱熱効率に及ぼす当当量比φ#2 の影影響を示しており，当当量比φ#1 が異ななる場合を比較較している。当量比
比φ#1 が 1.0 の場
場合，#1 気筒だだけは約 35%

Figure 5‐3

Dedicated EGR システムのコンセ
シセプトの熱効率を示すが，そその排気を#2～##4 気筒に供給ししても，気筒全体
体の熱効率は最最高でも 25%に満たなない。一方，当量
量比φ#1 が 1.8 および 2.2 では，#1 気筒だけのの熱効率はそれ
れぞれ約 16%
および約約 10%程度だがが，気筒全体の熱
熱効率はどちらもも最高で約 40%をを示す。過濃燃焼により H2と CO を含む排気を全を
量 EGR として供供給する方が，量量論燃焼の排気
気を供給するより
りも，気筒全体の熱効率を大幅に向向上させる結果はは興味深い。NO
Ox 生成を含め た更なる検討とと，実機での実験結果に期待したいい。（佐藤）【参考文文献】
5‐1) 趙培龍，加藤大樹
趙樹，小川英之，柴柴田元：天然ガス
スを主燃料とす
するデュアルフュー
ーエル圧縮
着火エン
ンジンの燃焼おおよび排気改善，自動車技術会 2014 年春季大大会，No.47-14(22014)
5‐2) Seejun Lee，Kyohhei Ozaki，Takaahiro Sako，Norrimasa Iida：Influuences of H2 anda CO onFigure 5‐4

気筒
筒全体の熱効率率に及ぼす当量比
比の影響

Table 6‐1 テストに用いたオイルリング仕様
様

Combusstion of Premixeed Methane-air and Compariso
on of Lean and S
Stoichiometric CombustionCin a SI Engine with Deddicated EGR Syystem，自動車技技術会 2014 年春
春季大会，No.48
8-14(2014)
6 エンジン部品・トライ
イボロジー
リケン
ンの飯島ら 6‐1）はは，2 ピースタイプ
プのピストンリン
ングの外周形状違違いによる外周摩擦力とオ
イル消費費への影響につついて報告。表 6－1
6に示す 3 種類の外周形状
種
状違いについて，，ピストンの2 次運動動が発生しない構
構造の浮動ライ
イナ法によりピス
ストンリング外周摩摩擦力を，1.5L 直列 4 気筒
自然吸気エンジンを用い連続重量法にによりオイル消費費を測定した。ままた，混合潤滑のの基礎式にPatir と Cheng の平均レイノルズ方程式を，接触理論
論に Greenwood と Tripp のモデ
デルを使用した混合潤滑理論によるるリング外周の油油膜厚さと摩擦力
力を計算した。結結果として B タイプのもの
タが摩擦力が良好でありり（図 6－1），オイ
イル消費も低張張力（10N）にて良良好であった。これは B タイ
プがリン
ング外周油膜計計算においての油
油膜が薄いこと（（図 6－2），流体体摩擦力計算結結果においてフリクシ
ションが少ないここと（図 6－3）より，摩擦力に関しては，ランド先
先端がとがったよ
ようなバレル形状である B タイプでは
は，リングの摺動動によって発生すする油膜圧力のの領域が小さく，オイルのせん断領域が小さい，その結果，粘性摩摩擦力が低くなっった。また，オイル
ル消費に関してては，油膜圧力の発生領域が小さく
く，ランド外周の油油膜が厚くなり難難いためと考察 している。
マーレ
レエンジンコンポ
ポーネンツジャパ
パンの大岩ら 6‐2）は，マイクロピ
ピーニング処理にによるアルミニウム鋳
鋳物合金製ピス
ストンのピン穴強強化について報告告。図 6－4 に示示すエアー式ブラ
ラスト装置に

Figure 6‐1 オイルリング摩摩擦力測定結果

より高速速に加速された硬硬質ガラス粒子子（φ0.4）をピン穴
穴内部に衝突ささせ，表面硬さのの向上（図 6－5），表表面内部残留応
応力の付与（図 6－6），により強強度アップを図っった。また，処理
理表面はマイクロディ
ィンプルが形成さされ，表面近傍の組織は母材のの結晶粒が砕かかれた微細処理層が形成される。ブ
ブラストが強すぎぎると表面粗さがが悪化するが，弱弱すぎると表面
面処理効果が十分分現れない
ため両者者がバランスす
する処理条件の調調節が重要とののこと。ハイドロパ
パルサ試験による疲労試験
ルエンジンによる実機試験の結果，未処理に対しして 15%以上の強強度向上が確認
認され，ディーゼル
性向上が確認さされた（図 6-7）ととのこと。また，ピ
ピン穴の応力緩和形状と組では 2 倍以上の耐久性
合わせることで，ピン穴
穴ブッシュの代替
替になる可能性ががあるとしているる（藤井）。

Figure 6‐2 オイルリング上側
側ランド外周の最最小
油膜厚さ計算
算結果

【参考文
文献】
6‐1）飯
飯島 直樹，煤田 学，岩田 康宏
宏，臼井 美幸樹
樹，歌代 健一： ピストンリングの
の外周形状
による外
外周摩擦力とオ
オイル消費への影
影響，自動車技術術会 2014 年春
春季大会学術講
講演前刷集，
No.67-1
14（2014）6‐2）大岩 力，大澤 克
克幸，中村 剛，李 新波，石橋 正人：マイクロ ピーニング処理
理によるアル
ミニウム
ム鋳物合金製ピストンのピン穴強強化に関する技
技術開発，自動車車技術会 2014 年春季大会
年
学術講演前刷集，No.667-14（2014）

Figure 6‐3 オイルリング流
流体摩擦力計算結結果

11

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SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGGINEERS OF JAPANVol. 4 No. 4 20014

7 潤滑
滑油および潤滑技
技術
7‐1）
IHI の増田らのは，潤滑油が予混合
合燃焼機関の異異常燃焼に与え る影響についてて報告。図 7

－1 に示す舶用大型低
低速ガスエンジンンを想定した急
急速圧縮膨張装置
置にて，圧縮温
温度，圧縮圧混合気（CH4＋A
Air）の当量比をを変化させ，潤滑滑油の自着火にによる予混合気の
の異常燃焼
力，予混
（過早着
着火）（図 7－2））について以下をを報告している。
。潤滑油（一般的的な舶用シリンダ
ダ油；LO）の
最低自着火温度は約 695K であり，エエンジンの運転雰
雰囲気下で十分
分自着火する。ままた，潤滑油ピン穴
微少量でも燃焼室
室内に存在すれれば予混合気を着火させる能力力があり，潤滑油
油供給量低 Figgure 6‐4 ピストンピ
が極微

減による
る過早着火の抑抑制には限界ががある。しかしなががら，予混合気のの当量比を低下下させると潤のマイクロピーニング
グ処理

Figure 6‐5 マイクロピー
ーニング
グ処理層の硬度向上
上

滑油の自着火に伴う予
予混合気の燃焼
焼割合が低下するる。また，予混合
合気の当量比をを低下させる合気の最低着火
火温度が高くなり
り，潤滑油の自着
着火温度に比べべ 35～80K 高く
く，潤滑油がと予混合
自着火しても予混合気気が着火しない領領域がある。圧縮
縮温度と予混合合気の当量比でで整理すると当量比を低下させせることで過早着
着火を低減するることができ
図 7－3 のようになり ，予混合気の当
ピーニング処転数が低いほどど潤滑油の自着火
火時期は早まるる（図 7－4）。す
すなわち回転数をを上げること Figgure 6‐6 マイクロピる。回転
理品の深さ方向残留理
留応力分布

Figure 6‐7 エンジンテ
テスト結果

で過早着火を回避でききる可能性がある。潤滑油が非非摺動面に付着 している場合にに比べて，ピリング摺動部に存存在する場合は
は，リング挙動に
により液滴が形成成され，蒸発しややすいため
ストンリ
潤滑油の自着火およびびそれに伴う予混
混合気の着火時
時期が早まる（藤
藤井）。
文献】
【参考文
7-1）増田 裕，廣瀬 孝
孝行，古谷 博秀
秀，山田 剛：潤滑
滑油が予混合燃
燃焼機関の異常燃焼に与えについて，自動車技術会 2014 年春季大会学術
術講演前刷集， No.68-14（20144）
る影響にFigure 77‐1 急速圧縮膨張装置（RCEM）

Figure 7‐22 潤滑油（LO）の自着火と予混合
合気着
火の画像と筒内圧

Figure 7‐33 圧縮温度と予混合気当量比のの予混合気着火との関係

Figure 7‐4 エン
ンジン回転数と潤滑油（LO）自着火
火の関係