研究紹介Research

研究テーマ例
Current Research Projects

  • エンジン異常燃焼における圧力振動発生メカニズムの研究
  • 過給エンジンにおける強烈ノッキング発生メカニズムの研究
  • 高過給・高出力HCCIエンジンの研究
  • 超高速域のエンジン燃焼メカニズムの解明
  • 非平衡プラズマによる超希薄燃焼の研究
  • Series HEV用小型2ストローク発電パワーユニットの研究開発
  • 燃料の分子構造に基づく多段燃焼制御に関する研究
  • 再生可能燃料を想定した高効率カーボンサイクル内燃機関の研究

エンジンの高効率化に向けた異常燃焼(ノッキング)の研究

ノッキングとは

 ノッキングとは,燃焼室内で発生する異常燃焼によってもたらされる現象です。異常燃焼が発生すると,エンジン内部から「カラカラ」または「カンカン」というが発生します。
 この現象が発生している時、エンジン内部では下図のような現象が起きています。
異常燃焼の発生は熱効率の低下ピストン破壊の原因となるため、原因の解明を目的として研究を行っています。

ノッキング時のエンジン内部

2種混合気体燃料を用いた過給 HCCI 機関の研究

 飯島研究室では,高圧縮比,希薄予混合燃焼で高効率化と排ガスのクリーン化の両立が可能な次世代エンジンの燃焼方式である,予混合圧縮着火(HCCI :Homogeneous Charge Compression Ignition)エンジンに着目し研究を行っています.
例えば,燃料に天然ガスの主成分である メタン(CH4)と ジメチルエーテル(DME)の二種類の気体燃料を用い,HCCI 機関の弱点である運転領域の拡大,着火時期制御の改善を目指しています.

HCCI機関とその他機関の比較
図1. HCCI機関とその他機関の比較

超希薄燃焼実現のための点火・火炎形成メカニズムの研究

 エンジンの高効率化に対するアプローチの1つに,希薄予混合燃焼があります.この希薄予混合燃焼の課題として,火炎核形成の遅延,火炎伝播速度の悪化による失火があります.
 私たちはこの課題を解決すべく,様々な点火装置,筒内流動を利用した火炎核形成の早期化,火炎伝播速度の向上により,運転を可能にすることを目指しています.

図 : 筒内流動による火炎核形成の向上

プラズマアシスト高過給ガソリンHCCI燃焼コンセプトの研究

 飯島研究室では,高効率かつクリーンな排気を実現できる機関であるHCCI機関に着目して研究を行っています.HCCI機関の課題としては、着火時期の制御や運転領域の拡大が挙げられます.そこで我々は,過給や排ガス再循環(EGR),非平衡プラズマを用いて,これらの課題解決や燃焼メカニズムの解明を目指しています.

超小型エンジンにおける異常燃焼の観察および超高回転域の燃焼可視化

 エンジンの高効率化において問題となっている「燃焼の暴走」を止めるために,小型2ストロークエンジンを使用した研究を行っています.
 この装置は、超高速域でのエンジン燃焼の可視化にも使用され、エンジンの未知現象を解明します。
 本研究室の特徴の1つとして,以下の図に示すような「自分好みの自由度の高い設計ができる」ことが挙げられます.

独自の研究装置の設計開発

 飯島研究室では,研究の目的に応じて,オリジナルの燃焼可視化エンジンなどを設計・製作します.学部の授業等で学んだ機械設計製図のスキルを生かして,先進的な研究を実現するために必要な研究装置の図面を自ら作成します.
  日本大学理工学部では,学内に工作技術センターという試作工場があり,そこで自分たちが設計した装置を製作することができます.機械装置を大学内で内製できるからこそ,オリジナリティが高い研究・実験を行うことができます.

(開発例)縦型燃焼室を備える高流動場における燃焼の可視化エンジンの設計

石英を用いた高流動場における燃焼の観察

3Dモデル図面
(研究室で学生が設計)
完成品
(工作技術センター内製)