山口卓也 教授・博士（工学）
内燃機関（ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン）に関する研究に取り組む
温室効果ガスの低減が強く求められているなか、内燃機関（ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン）においてもさらなる正味熱効率の向上やカーボンニュートラル燃料の使用などが検討されています。内燃機関研究室では、エンジンの正味熱効率向上に向けたエネルギーマネジメントおよびカーボンニュートラル燃料の可能性について検討しています。
キーワード ディーゼルエンジンのエネルギーマネージメント カーボンニュートラル燃料 水素
ニュース＆トピックス
2024.0203 ディーゼルエンジンにおいて水素と廃食油由来のバイオディーゼル燃料との混焼実験を実施しました。
2022.1228 水素+軽油でディーゼルエンジンを運転させました。
研究紹介
ディーゼルエンジンにおける水素＋バイオディーゼル混焼コンセプトに関する研究
研究内容
久留米工業大学の交通機械工学科では、「ディーゼルエンジンにおける水素＋バイオディーゼル混焼コンセプトに関する研究」を2022年度からスタートさせました。
2022年度は水素をディーゼルエンジンの吸気管から供給するための装置製作し、水素＋軽油でディーゼルエンジンを運転させ、水素を安全にエンジンは供給し問題なく運転できることを確認しました。
2023年度は燃料性状を有する廃食油由来のバイオディーゼル燃料（以下BDF）と水素との混焼実験をディーゼルエンジンを用いて実施しました。実験ではエンジンへ供給する水素の割合を段階的に高めていき、エンジンから排出される黒煙の濃度がどのように変化するかを調査しました。
ディーゼルエンジンのエネルギーマネジメント
研究内容
自動車用小型ディーゼルエンジンベンチを用いて、エンジン冷却水の温度および流量がエンジンの正味熱効率に及ぼす影響について調査しています。また、ニューラルネットワークを用いたエンジンの摩擦平均有効圧力（FMEP）の予測モデルを作成し、燃焼に関する因子（熱発生率パターンや燃焼位相）がFMPEに及ぼす影響も調査しています。
大型ディーゼル機関におけるニューラルネットワークによる摩擦平均有効圧力推定（FMEP）の試み
研究内容
本研究ではFMEPの新しい予測手法としてニューラルネットワークの適用を試みた．大型ディーゼルエンジンの実験により得られたFMEPや燃焼状態に関する実験データを教師データとした機械学習を行い，機械学習を行ったニューラルネットワークによるFMEPの推定を試みた．機械学習における教師データには，従来のChen-Flynnのモデルにおいても考慮されている平均ピストン速度と筒内最高圧力に加えて燃料噴射圧力の変化，燃焼位相および熱発生率に関する因子も考慮している．機械学習済みのニューラルネットワークによるFMEPの予測精度の確保および汎用性の確立が課題である．
図はソニー製のニューラルネットワークコンソールで作成したニューラルネットワークモデルおよび学習済みのニューラルネットワークによるFMEPの予測値と評価用データにおけるFMEP（実験値）との相関を示したものである．大型単気筒ディーゼルエンジンにおいて，機関速度およびエンジンの負荷を広範囲に変化させた3853点の実験結果を教師データとしてFMEPを予測するニューラルネットワークモデルに機械学習を行った後に，実験により得られた1584点のFMEPの結果をニューラルネットワークにより予測した．その結果，ニューラルネットワークモデルによるFMEPの予測結果と実験結果のFMEPとの決定係数はR2=0.9593であり，ニューラルネットワークによりFMEPの予測モデルを構築できることを確認できた．
研究業績
論文
- ニューラルネットワークによる大型ディーゼルエンジンにおける摩擦平均有効圧力の予測
- The effect of combustion type on exhaust emissions and thermal efficiency at partial load operating condition in heavy duty diesel engines
- 高過給多気筒ディーゼルエンジンにおける排熱回生のポテンシャル
- 高過給ディーゼルエンジンにおける冷却損失低減が排熱回生システムによる熱効率改善ポテンシャルに及ぼす影響
- Fundamental Study of Waste Heat Recovery in the High Boosted 6-Cylinder Heavy Duty Diesel Engine
- 高過給・多量EGRの多気筒ディーゼルエンジンにおける排熱回生の検討
- 高過給ディーゼルエンジンのコンバインドサイクルによる燃費改善の研究 － ランキンサイクルによる排熱回生について －
- BSFC improvement by diesel-rankine combined cycle in the high EGR rate and high boosted diesel engine
詳しい研究業績はこちら 山口卓也 researchmap
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