エンジンのノッキングを抑える「流れの力」を解明 経験則に科学的裏付け、より正確な予測モデル構築へ

2026年1月23日 11:00

研究者情報

〇流体科学研究所　教授　丸田薫
研究室ウェブサイト

発表のポイント

混合気の流れの影響が強いほど、ガソリンエンジン内の異常燃焼（ノッキング）が回避され、ノッキング耐性が強化されることを明らかにしました。
2023年に発表した理論に基づいて、実際のエンジン内の複雑な流れ条件下でのノッキング予測への道を開きました。

発表概要

自動車用ガソリンエンジンの熱効率向上を妨げる異常燃焼をノッキングといいます。実際のエンジン内部では、燃料と空気の混合気の複雑な流動がノッキングの発生に影響を与えることが経験的に知られていました。しかし、このような混合気の流れがノッキングにどのように作用するのか、その仕組みは十分に解明されていませんでした。
東北大学流体科学研究所の角田陽大学院生、森井雄飛准教授、丸田薫教授らの研究チームは、流れ場が火炎に作用する条件下で数値シミュレーションを行い、2023年に発見した「火炎からの激しい遷移現象」の臨界条件が変化することを明らかにしました。流れ場の影響が強いほどこの遷移現象が起きる温度が上昇し、結果としてノッキングが発生しにくくなる可能性が示唆されました。
本成果は、実際のエンジン内の複雑な流れ条件を考慮したノッキング予測理論の構築に向けた重要な一歩となります。
本研究成果は、2025年12月30日付で流体物理学の専門誌Physics of Fluids に掲載されました。



図1.（a）流入温度と燃焼速度の関係。（b）流れ場の影響を代表する伸長率に応じた、黄色と白色の領域の境界で表される火炎からの激しい遷移現象の臨界条件変化。伸長率が上昇するほど（流れ場の影響が強くなるほど）臨界条件は高温に遷移し、流れの存在がノッキングの発生を抑制する方向に働くことが、示唆されている。

論文情報

タイトル：Effect of flame stretch on the transition boundary of "explosive transition of deflagration"
著者：Akira Tsunoda*, Youhi Morii, Kaoru Maruta
*責任著者：東北大学流体科学研究所　大学院生　角田　陽（大学院工学研究科）
掲載誌：Physics of Fluids
DOI:10.1063/5.0303088

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究・応用に関すること）
東北大学流体科学研究所
教授・所長　丸田　薫
TEL: 022-217-5296
Email: maruta*ifs.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学流体科学研究所
国際研究戦略室　広報担当
TEL: 022-217-5873
Email: ifs-koho*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）






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