Papers - Iida, Norimasa

A Potentiality of Dedicated EGR System for Improving Thermal Efficiency in Natural Gas SI Engines

Sejun Lee, Kyohei Ozaki, Takahiro Sako, Norimasa Iida

International Journal of Automotive Engineering (JSAE)  6 ( 1 ) 15 - 22 2015.03

Research paper (international conference proceedings), Joint Work, Accepted,  ISSN  2185-0984

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Object of this study is to realize improving thermal efficiency and emission reduction with low temperature combustion. EGR is a solution to low temperature combustion, however it occurs burning velocity decrease. To prevent this phenomenon, Dedicated EGR was adjusted to SI engine run by natural gas. The entire exhaust gas of a single cylinder operated by the equivalence ratio varied from lean to rich was recirculated to the other cylinders. Due to H2 and CO included in EGR, slowed burning velocity problem was overcome with increasing degree of constant volume, thus thermal efficiency could be improved.

A study on the spray and engine combustion characteristics of diesel–dimethyl ether fuel blends

Ock Taeck Lim and Norimasa Iida

Proc IMechE Part D: J Automobile Engineering (IMechE)  229 ( 6 ) 782 - 792 2015.03

Accepted

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The purpose of this study was to compare the spray characteristics, the combustion characteristics and the emissions (nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbon and smoke) of typical fuels (100% diesel and 100% dimethyl ether) and diesel–dimethyl ether fuel blends in a constant-volume chamber and a single-cylinder direct-injection diesel engine. The spray characteristics were investigated by varying the ambient pressure and the fuel injection pressure using a commonrail fuel injection system with various fuel mixture ratios. The spray characteristic research parameters were the spray shape, the penetration length and the spray angle at the seven-hole injector. Common types of injector were used (Bosch). Two types of fuel blended by mass fraction were employed. Typical fuels (100% diesel and 100% dimethyl ether) and fuel blends with diesel:dimethyl ether mixture ratios of 95:5 and 90:10 were used. The injection pressure was fixed at 70 MPa while the ambient pressure was varied (0 MPa, 2.5 MPa and 5 MPa). The combustion experiments were conducted in a single-cylinder engine equipped with a common rail. The injection pressure was 700 bar at 1200 r/min. The amount of injected fuel was adjusted to obtain a fixed input calorific value of 972.2 J/cycle in order to make a comparison
between the fuel types. The results showed that the injection quantity was greater with diesel fuel but not for dimethyl ether fuel and for the fuel blend with the higher mixing ratio. The spray penetration length increased with increasing ambient pressure for diesel but decreased for dimethyl ether with a larger spray angle. The ignition delay and the heat release rate decreased with increasing dimethyl ether which led to a higher indicated mean effective pressure and higher thermal efficiency because there was less negative work in the expansion. The total hydrocarbon emissions and the carbon monoxide emissions decreased with increasing dimethyl ether, but the nitrogen oxide emissions generated were greater owing to the increased combustion temperature.

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Closed-loop control of HCCI combustion for DME using external EGR and rebreathed EGR to reduce pressure-rise rate with combustion-phasing retard

Dongwon Jung, Norimasa Iida

Applied Energy (Elsevier Inc.)  138 ( issue C ) 315 - 330 2015.02

Research paper (scientific journal), Accepted,  ISSN  0306-2619

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This study experimentally investigates the effects of the combustion phasing on the homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion, and implements a closed-loop control of HCCI combustion to reduce pressure-rise rate (PRR) with combustion-phasing retard. The experiments were conducted using dimethyl ether (DME) in a single-cylinder HCCI research engine equipped with an exhaust gas recirculation (EGR) loop for external EGR and a two-stage exhaust cam for rebreathed EGR. The results show that a maximum PRR (PRRmax) and a maximum in-cylinder charge temperature decreases with combustionphasing retard. However, excessive combustion-phasing retard leads to unacceptable coefficient of variation (COV) of CA50 and IMEP with partial-burn and/or misfire cycles. To dampen increasing cycleto-
cycle variations around the limit of combustion-phasing retard, the closed-loop control of HCCI
combustion was implemented using three feedback variables. Finally, stable stoichiometric HCCI
operation could be achieved with extensive combustion-phasing retard while maintaining acceptable PRRmax with the higher level of IMEP.

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The effects of key parameters on the transition from SI combustion to HCCI combustion in a two-stroke free piston linear engine

Nguyen Ba Hung, Ocktaeck Lim, Norimasa Iida

Applied Energy (Elsevier Ltd.)  137 ( issue C ) 385 - 401 2015.01

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted,  ISSN  0306-2619

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An investigation was conducted to examine the effects of key parameters such as intake temperature, equivalence ratio, engine load, intake pressure, spark timing and spring stiffness on the transition from SI combustion to HCCI combustion in a two-stroke free piston linear engine. Operation of the free piston engine was simulated based on the combination of three mathematical models including a dynamic model, a linear alternator model and a thermodynamic model. These mathematical models were combined and solved by a program written in Fortran. To validate the mathematical models, the simulation results were compared with experimental data in the SI mode. For the transition from SI combustion to HCCI combustion, the simulation results show that if the equivalence ratio is decreased, the intake temperature and engine load should be increased to get a successful SI-HCCI transition. However, the simulation results also show that the in-cylinder pressure is decreased, while the peak in-cylinder temperature in HCCI mode is increased significantly if the intake temperature is increased so much.
Beside the successful SI-HCCI transition, the increase of intake pressure from Pin = 1.1 bar to Pin = 1.6 bar is one of solutions to reduce peak in-cylinder temperature in HCCI mode. However, the simulation results also indicate that if the intake pressure is increased so much (Pin = 1.6 bar), the engine knocking problem is occurred. Adjusting spring stiffness from k = 2.9 N/mm to k = 14.7 N/mm is also considered one of useful solutions for reducing the peak in-cylinder temperature in HCCI mode as well as avoiding engine knock. Besides, the change of spark timing is suggested as a benefic method to help the control of the SI-HCCI transition to be more convenient. To get a successful SI-HCCI transition with reducing of peak temperature in HCCI mode as well as avoiding engine knock, the simulation results show that the engine should be operated with following conditions: equivalence ratio / = 0.7, engine load RL = 180 X, intake temperature Tin = 400 K, intake pressure Pin = 1.2 bar, spark timing in SI mode xig = 3 mm and spring stiffness k = 14.7 N/mm.

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A Potentiality of Dedicated EGR in SI Engines Fueled by Natural Gas for Improving Thermal Efficiency and Reducing NOx Emission

Sejun Lee, Kyohei Ozaki, Norimasa Iida, Takakiro Sako

SAE Int. J. Engines (SAE International)  SAE 2014-32-0108 /JSAE 2014901 ( 8(1) ) 230 - 237 2014.11

Research paper (international conference proceedings), Joint Work, Accepted,  ISSN  1946-3936

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Recently, a potentiality of Dedicated EGR (D-EGR) concept SI engine has been studied. This concept engine had four
cylinders and operated with exhaust gas supplied from the single cylinder to the intake manifold. Compared with
conventional SI engines, it was able to increase thermal efficiency and decrease CO, HC, and NOx emission by the high
D-EGR ratio 0.25.
In this study, numerical analysis of a SI engine with D-EGR system with various D-EGR ratios was conducted for detailed
understanding the potentiality of this concept in terms of thermal efficiency and NOx emission. #1 cylinder of assumed
engine was used as D-EGR cylinder that equivalence ratio varied from 0.6 to 3.4. Entire exhaust gas from #1 cylinder was recirculated to the other cylinders. The other cylinders run with this exhaust gas and new premixed air and fuel with
various equivalence ratios from 0.6-1.0. To study the effect of D-EGR ratio, the number of engine cylinders was considered from 3 to 6, same meaning with D-EGR ratio 0.5-0.2. A Laminar burning velocity and a flame temperature were considered to analyze thermal efficiency and NOx emission.
The results show that D-EGR system is able to make a similar level of thermal efficiency to that of conventional SI
engines. NOx emission were reduced by decreasing flame temperature while the laminar burning velocity was increased
without flame temperature rising due to the influence of H2 and CO that were included in EGR gas as intermediates.

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Potential for a High Efficiency of Natural Gas SI Engine by "Dedicated EGR"

Kyohei Ozaki, Takahiro Sako, Sejun Lee, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (公益社団法人 自動車技術会)  45 ( 5 ) 769 - 774 2014.09

Research paper (international conference proceedings), Joint Work, Accepted

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High thermal efficiency with low emission can be realized by low-temperature combustion using EGR. Alger,T in SwRI proposed "Dedicated EGR" (a single sylinder run under rich condition and 100% of exhaust gas from this cylinder recirculated into the other cylinders.) to improve burning velocity by CO and H2 that included in EGR gas under high EGR ratio. This study investigates the dependence of burning velocity and flame temperature on equivalence ratio and EGR ratio by the combustion of premixed methane-air. Finally, it confirmed that "Dedicated EGR" had a potentiality of improving both thermal efficiency and NO emission.

An Investigation of Controlling Heat Release Rate for Reducing Noise in Split-injection PCCI engine－0-dimensional Numerical Analysis using Elementary Reactions－

Hiroki Ikeda, Shota Ito, Norimasa Iida, Hiroshi Kuzuyama, Tsutomu Umehara, Takayuki Fuyuto

自動車技術会論文集 (公益社団法人 自動車技術会)  45 ( 5 ) 811 - 816 2014.09

Research paper (international conference proceedings), Joint Work, Accepted

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A combustion method called Noise Cancelling Spike (NC-Spike) Combustion has been reported in the co-author’s previous paper, which reduces combustion noise in pre-mixed charge compression ignition with split injection. The overall combustion noise was reduced by lowering the maximum frequency component of the noise spectrum. In this paper, we investigates feasibility and controllability of the two-peak heat release rate during high temperature heat release by adding fuel in the adiabatic compression process of pre-mixed gas. The results show that the certain fuel addition timing generates the second heat release, and the interval of peak heat release rate could be controlled.

4.3 燃焼の化学反応 -エンジン高効率化のための低温燃焼のポテンシャルと課題- "Dedicated EGR"による高効率天然ガスSIエンジンの可能性

IIDA NORIMASA

日本機械学会　イノベーションセンター研究協力事業委員会 RC255 先進的な計測技術と解析手法による燃焼現象の解明と技術進展に関する国際協力研究分科会　研究報告書（最終） (一般社団法人 日本機械学会)     102-109 2014.03

Research paper (other academic), Joint Work

自動車と環境問題

IIDA NORIMASA

神奈川県「ガソリンベーパーを考えるシンポジウム」  2014.01

Research paper (other academic), Single Work

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今回の「ガソリンベーパーを考えるシンポジウム」 では，「自動車に起因する環境問題」というタイトルで話題提供をいたします。自動車の普及とそれに伴い発生した環境問題の歴史をレビューし，その中から問題点の把握し，課題解決のために私たちがなすべきことについて考えたいと思います。

特集・地球環境に向き合う <座談会> 3・11後、環境問題にいかに取り組むか

IIDA NORIMASA

Mita-Hyoron  ( No.1174 （2014年1月号） ) 10-25 2013.12

Research paper (bulletin of university, research institution), Joint Work

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1990年代から高まってきた地球環境問題への関心は、3・11以降新たなステージを迎えています。世界中で喫緊となっている代替エネルギーの問題、ＰＭ2.5に代表される越境汚染の問題など、その解決のために専門分野を横断する知の集結が求められています。慶應義塾では2011年から大学院博士課程でのグローバル環境システムリーダープログラムによる教育・研究を始めていますが、さらなる学部横断的な教育の取り組みの必要性が高まる中、環境問題の現在を考えていく特集です。

21世紀はサプライヤの時代

IIDA NORIMASA

Keihin Technical Review (発行人：岩田毅 編集：ケーヒン論文委員会，発行所：株式会社ケーヒン)  2   3-4 2013.11

Research paper (scientific journal), Single Work,  ISSN  2187-3291

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コーニング社のイノベーションの：歴史を紹介して，21世紀がサプライヤにとって明るい未来を拓く世紀であることを解説した

Potential of Stratification Charge for Reducing Pressure-Rise Rate in HCCI Engines Based on Multi-Zone Modeling and Experiments by using RCM

Shota ITO, Hiroki IKEDA, Dong-Won JUNG, Norimasa IIDA

自動車技術会論文集 (公益社団法人 自動車技術会)  44 ( 5 ) 1205-1210 2013.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

Closed-Loop Combustion Control of a HCCI Engine with Re-breathing EGR System

Yusuke Nakamura, Dong-Won Jung, Norimasa Iida

SAE Transaction (SAE International)  SAE 2013-32-9069 /JSAE 20139069 2013.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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(cont).... Due to the cycle-to-cycle variation, the change of total mass of fuel in cylinder has a big effect on IMEP. After misfire, unburned fuel and intermediates remain in exhaust gas, which is re-breathed as hot EGR gas, and unburned fuel and intermediates are supplied to next cycle. This leads to the total mass of fuel changes cycle-to-cycle. As a result of feedback control, transient performance is realized but high sensitivity of response cannot be achieved under the constant engine speed.

Numerical study of the effects of exhaust gas recirculation stratification on reducing the rate of pressure rise in dimethyl ether homogeneous charge compression ignition combustion

Narankhuu Jamsran, Ock Taeck Lim and Norimasa Iida

Proc IMechE Part D:J Automobile Engineering (IMechE)  227 ( 10 ) 1398-1397 2013.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work, Accepted

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This work investigates the potential of in-cylinder exhaust gas recirculation stratification for reducing the rate of pressure rise in dimethyl ether homogeneous charge compression ignition engines and its coupling with both thermal stratification and fuel stratification. Numerical analyses were performed using a five-zone version of the CHEMKIN-II kinetics rate code and the kinetic mechanics of dimethyl ether. The effects of inert components were used to represent the presence of exhaust gas recirculation in calculations. Three cases of exhaust gas recirculation stratification were tested in terms of both thermal stratification and fuel stratification at a fixed initial temperature, fixed initial pressure and fixed fuelling rate at bottom dead centre. In order to explore the appropriate stratification of exhaust gas recirculation, the exhaust gas recirculation width (defined as the difference between the exhaust gas recirculation ratios in zone 1 and zone 5 in the five-zone model) which we employed was from 0% to 30%. The case of exhaust gas recirculation homogeneity (called case 1), in which the exhaust gas recirculation width is 0%, was examined. In case 2, exhaust gas recirculation is located densely in a hot zone for combination with thermal stratification or in a fuel-rich zone for combination with fuel stratification. The last case (case 3) was the inverse of case 2. Ringing was reduced to an acceptable level in the case of fuel stratification with an appropriate exhaust gas recirculation distribution, which slowed the rapid burning during the compression stroke.

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IIDA NORIMASA

Journal of Society of Automotive Engineers of Japan (公益社団法人 自動車技術会)  67 ( 7 ) 11 2013.07

Research paper (scientific journal), Single Work

A Computational Study of the Combined Effect of EGR and Boost Pressure on HCCI Combustion Process

IIDA NORIMASA

日本機械学会　イノベーションセンター研究協力事業委員会 RC252 低炭素社会実現に資する高効率ディーゼル機関の燃焼の最適化および高度化に関する研究分科会　研究報告書（最終） (一般社団法人 日本機械学会)     41-46 2013.06

Research paper (other academic), Joint Work

Combustion Variation for HCCI Engines Equipped with Re-breathing System - Influence of In-Cylinder Gas Temperature and Composition at Compression Start on Combustion Phasing -

Yusuke Nakamura, Kazuhiko Yamashita, Dong Won Jung, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (公益社団法人 自動車技術会)  44 ( 3 ) 795-800 2013.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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本研究はHCCI機関について，圧縮開始時質量平均ガス温度およびEGR率が燃焼位相に与える影響を調査した．HCCI機関に供給する３種のガス(空気と燃料の予混合気・高温EGRガス・低温EGRガス)の比率は，吸排気系に設けたスロットルバルブによって制御した．また，燃焼位相が過度に遅延したときに起きる燃焼変動のメカニズムの解析を行い，得られた知見をもとに燃焼変動低減のための制御アルゴリズムを構築しその性能の評価を行なった．

A Computational Study of the Combined Effects of EGR and Boost Pressure on HCCI Autoignition

Dong Won Jung, Norimasa Iida

SAE Transaction (SAE Intenational)  SAE 2012-32-0076 /JSAE 20129076 2012.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

エコドライブ時のCO2削減効果の検証とリアルワールドエミッションの解析 - ディーゼル貨物車運転時のエコドライブ運転技術とCO2，NOx排出特性との関係 -

Susumu SATO, Hisakazu Suzuki (National Traffic Safety and Environment Laboratory), Masayoshi Miya (Keio University Graduated School), Norimasa Iida (Keio University)

自動車技術会論文集 (公益社団法人 自動車技術会)  43 ( 05 ) 1145-1150 2012.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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For the reduction of green house gas emission in transportation sector, an eco-driving has been promoted. To
clarify the CO2 reduction and the effects on NOx emissions by eco-driving, an on-road driving test using diesel freight
vehicle equipped with the on-board measurement system has been conducted. This paper reports the analytical result
about CO2 reduction effects and NOx emission changes under each payload condition by eco-driving techniques, such
as idling stop, early-shift-up and gentle acceleration.

Low Temperature Combustion; Challenge and Future

IIDA NORIMASA

第8回自動車工学中級講座 「環境規制とディーゼル技術の振り返り・これから」講座テキスト (公益法人 自動車技術会)   2012.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work

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自動車に係る大気環境問題について，先進国がだどった歴史を紹介し，日本の現況について環境省の自動車排出ガスのインベントリ解析を紹介した。高効率エンジンの基礎となる概念である「低温燃焼」の技術について解説した

Research Committee on Optimized and Sophisticated Combustion Technology for High-Efficiency Clean Next-Generation Diesel Engines Contributing to Low-Carbon Society

IIDA NORIMASA

日本機械学会　イノベーションセンター研究協力事業委員会 RC252 低炭素社会実現に資する高効率ディーゼル機関の燃焼の最適化および高度化に関する研究分科会　研究報告書（中間） (一般社団法人 日本機械学会)     3-7 2012.06

Research paper (other academic), Joint Work

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RC252研究分科会の主査を務めた。中間報告書の巻頭言として，研究分科会の1.研究目的，2.期待される研究成果，3.研究期間，4.研究活動の内容，等々について紹介した。

1.4 希薄・希釈予混合気の化学反応過程 -EGR率がHCCI機関の着火燃焼過程に及ぼす影響-

IIDA NORIMASA

日本機械学会　イノベーションセンター研究協力事業委員会 RC252 低炭素社会実現に資する高効率ディーゼル機関の燃焼の最適化および高度化に関する研究分科会　研究報告書（中間） (一般社団法人 日本機械学会)     37-44 2012.06

Research paper (other academic), Joint Work

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HCCI combustion offers both high efficiency and very low NOx and particulate matter emissions. However, operating range of HCCI engines is limited by an excessive PRR(Pressure Rise Rate) in high load region, which is the main reason of engine knock. For this problem shown in HCCI combustion, ignition timing should be retarded after TDC(Top Dead Center) by controlling gas temperature property, and in addition, combustion duration also has a need to be ensured adequetely. EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas is known to have impacts on the history of gas temperature, and the objective of this study is to investigate the influence of EGR ratio on combustion characteristics. The computational modeling work is conducted by using a single-zone code with detailed chemical kinetics. Then, in order to investigate the mechanism of influence of EGR ratio, contribution matrix, which is a method to extract important reaction paths from a reaction mechanism, has been used.

The investigation about the Effects of Thermal Stratification in Combustion Chamber on HCCI Combustion Fueled with DME/n-Butane Using Rapid Compression Machine

Dr. Ock Taeck Lim and Norimasa Iida

Experimental Thermal and Fluid Science (Elsevier Inc.)  39   123-133 2012.05

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

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The HCCI combustion mode poses its own set of narrow engine operating by knocking. In order to solve this, inhomogeneity method of mixture and temperature is suggested. The purpose of this research is to get fundamental knowledge about the effect of thermal stratification on HCCI combustion of DME/n-Butane–air mixture. The temperature stratification is made by buoyancy effect in combustion chamber of RCM. The analysis items are pressure, temperature of in-cylinder gas and combustion duration. In addition, the structure of flames using the two dimensional hemiluminescence’s images by a framing camera are analyzed. Under stratification, the LTR starting time and the HTR starting time are anced
than that of homogeneous. Further, the LTR period of homogeneous conditions became shorter than that of the stratified conditions. With the case of homogeneous condition, the luminosity duration becomes shorter than the case of stratified condition. Additionally, under stratified condition, the brightest luminosity intensity is delayed longer than at homogeneous condition.

Internal Combustion Engines and the Potential of Low Temperature Combustion for the Ultimate Thermal Efficiency

IIDA NORIMASA

Journal of Society of Automotive Engineers of Japan (公益社団法人 自動車技術会)  66 ( 4 ) 4--10 2012.04

Research paper (scientific journal), Single Work

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This paper focuses on technologies of internal combustion engines to reduce NOx, PM, and CO2 Emissions. After a brief review of combustion principles and the thermal efficiency of reciprocating engines, the combustion technologies for the ultimate thermal efficiency of engines will be discussed. In addition, the potential of low temperature combustion for higher thermal efficiency is described for HCCI, PCCI and SI combustion.

第22回内燃機関シンポジウム報告

IIDA NORIMASA

JSAE Engine Review ((社)自動車技術会)  2 ( 1 )  2012.03

Research paper (scientific journal), Single Work

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2011年11月30日（火）～12月 1日（木）に東工大蔵前会館にて，第22回内燃機関シンポジウム（幹事学会：自動車技術会，共催学会：日本機械学会）が開催された。テーマは 「エンジンテクノロジーの高度化とその伝承」。不安定な経済状況にも関わらず428名（内訳：有料405名，招待23名）の方々が参加した。3室21のセッションにて合計98編の講演発表が行われ，２件の「基調講演」に加えて，若手とベテランの研究技術の伝承の場として「先進内燃機関セミナー」，そして産学協力をテーマとする「討論会」が企画された。同シンポのイベントおよび講演レビューをおこなった。 （飯田）

3.4C: Analysis of Transient Chemical Composition in HCCI and Mechanisms Controlling Ignition. 22.HCCI機関の回転速度が着火燃焼過程に及ぼす影響

IIDA NORIMASA

日本機械学会　イノベーションセンター研究協力事業委員会 RC247 光応用計測と数値解析による革新的燃焼技術の進展に関する国際協力研究分科会　研究報告書（最終） (一般社団法人 日本機械学会)   ( 3.4C [22] ) 219-232 2012.03

Research paper (other academic), Joint Work

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　HCCI機関における自己着火燃焼過程を解明するために，着火時期に影響を及ぼす要因として圧縮速度に着目し，詳細な素反応モデルを用いた0次元数値計算を用いて圧縮速度がHCCI燃焼特性に及ぼす影響を調査した．また安東,桑原の提案する寄与度行列を用いて，主要な反応経路の違いの有無の確認と各種中間生成物の蓄積量について詳しく調査することで，圧縮速度がHCCI燃焼特性に影響を及ぼすメカニズムの解明を試みた．

講習会テキスト： 予混合圧縮着火エンジンの燃焼の機構と実現のための技術

IIDA NORIMASA

日本機械学会エンジンシステム部門企画 基礎教育講習会「エンジン技術の基礎と応用(その24)」 ((社)日本機械学会)   ( No.11-96 ) 1-5 2011.11

Research paper (other academic), Single Work

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近代のガソリン機関の燃焼システムは，高効率を実現ために軽度なノッキングが生じる条件化で運転されることがあり，火炎伝ぱ燃焼の燃焼終期にHCCI的燃焼が存在しうる。高効率を追求する近代のディーゼル機関では，排気清浄化および熱損失低減を目的に低温燃焼が志向され，従来の拡散的燃焼に加えて，高EGR率，高過給の条件下での予混合的自己着火燃焼が導入されて意る。近代エンジンの燃焼を理解するには，HCCI燃焼過程の理解が必須である。HCCI機関の実現のための技術課題として次の４点が挙げられる。すなわち，１．着火タイミングの制御(燃焼位相の最適化)，2.高負荷運転の実現(高い圧力上昇率によるノッキングの発生回避)，3.燃焼完結性の確保(CO，HCの低減，高効率の実現)，4.サイクル変動の制御(燃焼のロパスト性確保)である。本講習では，予混合圧縮自己着火燃焼の機構について，素反応数値解析の例を示して，理解を深めるとともに，HCC機関の実現のためにために4つの課題克服にチャレンジした先人研究者の取り組みについて紹介する。

「JSAE エンジンレビュー（JSAE Engine Review)」発刊に向けて

IIDA NORIMASA

JSAE Engine Review ((社)自動車技術会)  1 ( 1 )  2011.08

Research paper (scientific journal), Single Work

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自動車技術会では、「エンジンテクノロジーレビュー」誌（以下ETR誌）（発行：株式会社養賢堂）が2011年2月をもって休刊したことを受け、その後継誌として電子版「JSAEエンジンレビュー（JSAE Engine Review)」を発刊することとなりました。
近年の技術開発全般に共通することとして、どの領域でも一企業が最先端を維持するのが困難なところまで技術の高度化・統合化が進んでいます。素材分野では制御困難なナノレベルにまで微細化が進み、対極にあるソフト分野でもシステムは巨大化しており、こちらも制御が困難になっています。エンジン技術も例外ではありません。エンジンシステムの高度化、複雑化さらには統合化に伴い、課題となるのが技術の伝承と次世代エンジニアの育成です。
電子版「JSAE エンジンレビュー」誌は、ベテランのエンジニアには引き続き「エンジンの可能性を追求する技術者のために高度で専門の技術情報」を提供するとともに、学生、企業若手エンジニアには「内燃機関の基礎から最先端技術が学べるリテラシィ情報」を提供することをその役割として掲げ、定期刊行誌として、さらなる発展を図りたいと思います。

Effect of Compression Speed on HCCI Combustion Process

IIDA NORIMASA,MASATO KANEHARA

日本機械学会　研究協力部会RC242　次世代高効率・クリーンディーゼル機関のための高度燃焼制御に関する研究分科会　研究報告書（最終） ((社)日本機械学会)   ( 1-5 ) 33-38 2011.06

Research paper (other academic), Joint Work

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In HCCI Engine, combustion is affected by change of compression speed corresponding to engine speed or compression ratio. The purpose of this study is to investigate the mechanism of influence of engine speed on HCCI combustion characteristics by using numerical analysis. At first, the influence of engine speed was shown. And then, in order to clarify the mechanism of influence of engine speed, results of kinetics computations were analyzed to investigate the elementary reaction path for heat release at transient temperatures by using contribution matrix.

化学発光計測を用いた不均質給気がHCCI燃焼過程に及ぼす影響の調査

Norinasa IIDA , Taketora NAIKI

日本機械学会　研究協力部会RC247　光応用計測と数値解析による革新的燃焼技術の進展に関する国際協力研究分科会　研究報告書（中間） ((社)日本機械学会)     25-30 2011.06

Research paper (other academic), Joint Work

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HCCI燃焼における予混合気の燃料濃度を不均質に供給することにより圧力上昇率が低減する効果を４ストローク単気筒可視化エンジンを用いて化学発光計測を行い調査した。低温酸化反応の発熱量の差が予混合気の局所における着火タイミングを分散を与え，その結果として，各局所の燃焼位相に差異が生じ，オーバーオールの燃焼期間の長期化および圧力上昇率の低減がもたらされるメカニズムを解明した。

回転速度がHCCI機関の着火および燃焼に及ぼす影響： －HCCI燃焼エンジンに最高回転速度は存在するか？－

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC244　多様化する燃料とその特性を活かした低環境負荷動力システムに関する研究分科会　研究報告書（中間） ((社)日本機械学会)     64-72 2011.04

Research paper (other academic), Joint Work

Effect of Eco-driving on Real-world Emission: -Relationship between Early Shift-up and Emission Characteristics of CO2 and NOx during Driving Diesel Freight Vehicle-

Susumu SATO, Hisakazu Suzuki (National Traffic Safety and Environment Laboratory), Masayoshi Miya, Norimasa Iida (Keio University)

エンジンテクノロジーレビュー　機械の研究２月号別冊 (株式会社養賢堂)  2 ( 6 ) 55-61 2011.02

Research paper (scientific journal), Joint Work

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運輸部門からの地球温暖化ガス削減のためにエコドライブ活動が推進されている。しかしエコドライブによりCO2削減が見込まれるものの，NOx等有害排出成分への影響は明らかでない。本研究では車載型排出ガス計測システムを搭載したディーゼル貨物車を用い，エコドライブがリアルワールドエミッションに及ぼす影響を解析した。

特別講義:燃焼　エンジンの「はじまり」と「燃焼」

牧野茂雄，梅津成美，萬澤琴美，飯田訓正

Motor Fan illustrated Vol.51 (株式会社三栄書房)  51   74-77 2011.01

Research paper (scientific journal), Joint Work

Mechanism of Road Side NOx Pollution Exhausted by On-Road Driving Vehicle: –Comparison between Vehicle Adopted for New Long Term Regulation and Vehicle Adopted for Long Term Regulation Using On-board Measurement System–

Masayoshi Miya, Susumu SATO (National Traffic Safety and Environment Laboratory), Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  42 ( 1 ) 231-236 2011.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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自動車排出ガスに含まれる窒素酸化物は特定箇所に集中して排出される事でホットスポットと呼ばれる汚染を生じ，沿道にいる人に健康被害をもたらす．本研究では新長期規制適合車に車載型排出ガス計測装置を搭載して路上試験を行い，ホットスポット発生機構の解析および新長期規制車のホットスポット低減効果の評価を行った．

Engine as a Component of Society

IIDA NORIMASA

ENGINE TECHNOLOGY REVIEW (株式会社養賢堂)  2 ( 5 ) 2-5 2010.12

Research paper (scientific journal), Single Work

圧縮速度がHCCI 燃焼特性に影響を与えるメカニズムに関する研究

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC242　次世代高効率・クリーンディーゼル機関のための高度燃焼制御に関する研究分科会　研究報告書（中間） ((社)日本機械学会)   ( 1.5 ) - 2010.11

Research paper (other academic), Joint Work

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HCCI 機関では高負荷運転時にノッキングが生じるため，HCCI 運転時のIMEP に限界が生じる．ノッキング回避手法の一つとして，遅角燃焼が注目されているが，過度の遅角化は失火サイクルを含む燃焼変動につながるため遅角時の安定運転が重要となる．本研究では着火時期に影響を与える要因として圧縮速度に着目し，素反応数値計算を用いて圧縮速度が燃焼特性に与える影響を調査するとともに，圧縮速度が燃焼特性に影響を及ぼすメカニズムの解析を試みる．

Analysis of the Effect of Eco-driving on Real-world Emission: -Relationship between Early Shift-up and Emission Characteristics of CO2 and NOx during Driving Diesel Freight Vehicle-

Susumu SATO, Hisakazu Suzuki (National Traffic Safety and Environment Laboratory), Masayoshi Miya, Norimasa Iida (Keio University)

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  41 ( 6 ) 1397-1403 2010.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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運輸部門からの地球温暖化ガス削減のためにエコドライブ活動が推進されている。しかしエコドライブによりCO2削減が見込まれるものの，NOx等有害排出成分への影響は明らかでない。本研究では車載型排出ガス計測システムを搭載したディーゼル貨物車を用い，エコドライブがリアルワールドエミッションに及ぼす影響を解析した。

Low Temperature Combustion Research on Internal Combustion Engine

IIDA NORIMASA

ENGINE TECHNOLOGY REVIEW (株式会社養賢堂)  2 ( 3 ) 2-5 2010.08

Research paper (scientific journal), Single Work

Analysis and Control of Cyclic Dispersion in an HCCI Engine

NAGAI KENITIROU,SI TYOU,IIDA NORIMASA

日本機械学会論文集（Ｂ編） (（社）日本機械学会)  76 ( 764 ) 181-188 2010.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Homogeneous Charge Compression Ignition(HCCI) engine has the potential to achieve lower NOx and PM emissions with high thermal efficiency. Although it has these merits, operation region is still limited by knocking. Combustion phasing retard is one of the methods to avoid knocking. However, excessive retard of CA50 will lead to unstable combustion. In this study, we developed a combustion control system for HCCI engine fuelled with DME. The cyclic dispersion mechanism on the excessive retard of CA50 was analyzed. And the controlling road map for reducing combustion variations was obtained. Based on these results, reduction of cyclic dispersion is realized by combustion control.

遅角燃焼時におけるHCCI機関の燃焼ロバスト性 (マルチゾーンモデルを用いた素反応数値解析)

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC238　数値解析と計測による燃焼技術の発展に関する国際協力研究分科会　研究報告書 1.5F: Spray and Combustion in Diesel Engine ((社)日本機械学会)     53-61 2010.03

Research paper (other academic), Single Work

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反応論的に自己着火時期を遅延させる効果を持ち、また蒸発潜熱の大きいEthanolを予混合気に中に筒内直接噴射して温度不均一を寄与するとともに、局所の着火時期の分散効果による圧力上昇率低減効果について検証したので報告する。

Cycle-to-cycle Flow Rate Measurement on Reciprocating HCCI Engine using Fast-response Laminar Flow Meter

Yoshihko KANOTO, Kenichiro NAGAI, Tsunemichi KAWA and Norimasa IIDA

Journal of Environment and Engineering (JSME)  6 ( 1 ) 220-232 2010.02

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted,  ISSN  1880-988X

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In recent years, higher thermal efficiency and lower emissions are required on a reciprocating engine development and therefore cycle-to-cycle combustion control is necessary. Especially it is a key factor to control HCCI combustion engine. In HCCI engine, one of the most promising combustion methods to achieve high thermal efficiency, the ignition timing strongly depends on the mass-averaged temperature of charged gas and residual gas and very precious combustion phase control is required. Therefore it is important to detect the changes of cycle-to-cycle intake air flow rate, EGR gas flow rate and as well as residual gas in each cycle. The traditional laminar flow meter has too low responsivity to measure cycle-to-cycle flow rate. In this study, the fast-response laminar flow meter was developed in order to measure cycle-to-cycle dynamical flow rate. The availability of the fast-response laminar flow meter for cycle-to-cycle intake air flow rate measurement of the HCCI engine is shown in this paper.

The Effect of Mixing Stratification Using Two Fuels on Reducing Pressure Rise Rate in HCCI Engines

岩間理，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  76 ( 762 ) 186-187 2010.02

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Operating range of HCCI engines is limited by an excessive pressure rise rate (PRR) in high load region resulting in engine knock. Dispersing auto-ignition timing at each local area in the combustion chamber and retarding combustion phasing (CA50) are main methods of decreasing the excessive PRR. Changing mixing ratio of two fuels which have different auto-ignition characteristics leads to the change of combustion phasing. The objective of this study was to investigate the effect of making the variation of mixing ratio in the mixture to change the combustion phasing at each local area in the combustion chamber on reducing PRR. The test fuels were DME and n-Butane which both have LTHR and HTHR during HCCI combustion. In addition to in-cylinder gas pressure measurement, in order to assess the combustion at each local area, chemiluminescence imaging and numerical analysis with multi-zones modeling were used. Maximum PRR changes depending on mixing condition of DME and n-Butane. When DME is stratified and n-Butane is distributed uniformly in the combustion chamber (Case3), maximum PRR becomes lowest. In Case3, the appearance timing of chemiluminescence at each local area is dispersed and the duration of chemiluminescence is longer than in Case1 (DME and n-Butane are both distributed uniformly). By numerical analysis, it is found that the temperature distribution and difference of HTHR start temperature makes difference of HTHR start timing in each zone.

An Investigation of Combustion Robustness of HCCI Engines at Retarded Combustion Phasing Operation (by use of Numerical Analysis with Multi-Zone Model)

重豊健志，長永麻里，飯野裕喜，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  76 ( 761 ) 142-148 2010.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The purpose of this study is to investigate combustion robustness of HCCI engines at retarded combustion phasing operation by going through numerical analysis with multi-zone model.
The reason of calculation with the multi-zone model is to examine the mechanism of combustion phasing retard to reduce an excessive pressure-rise rate and keep combustion robustness with thermal stratification. It is found that excessive combustion phasing retard causes cyclic dispersion and misfire. With thermal stratification, combustion robustness at retarded combustion phasing operation is analyzed.
As a result, in case of same initial mass averaged gas temperature as larger thermal stratification was set, 50% heat release timing of high temperature heat release (HTHR) was advanced because higher initial gas temperature zone was auto-ignited in turn. It was confirmed to trade off between pressure-rise rate and 50% heat release timing in HTHR

Diesel Engines in the Last Ten Years: Topics:Progress in Automotive Technologies in the first ten years of the 21st century

Norimasa Iida, Naoki Yanagisawa, Masakazu Yamazaki, Hisakazu Suzuki

Journal of Society of Automotive Engineers of Japan ((社)自動車技術会)  64 ( 1 ) 41-45 2010.01

Research paper (scientific journal), Joint Work

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The most important issue for diesel engines for the last decade is the emission reduction to improve urban enviroments. For this problem, the emission regulation were tightened four times from '98 to '09, and many of diesel technologies such as turbocharging, fuel injection system, EGR and aftertreatment devices are remarkably improved. This article refers the progress of these technologies for ten years briefly.

Cycle-to-cycle Flow Rate Measurement on Reciprocating Engine using Fast-response Laminar Flow Meter

鹿ノ戸義彦，永井健一郎，賀羽常道，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｃ編） ((社)日本機械学会)  75 ( 759C ) 120-125 2009.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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HCCI機関などの次世代のエンジン開発では，燃焼のサイクル毎の安定性の確保が効率および出力の向上，排出ガスの低減の観点から求められている．さらに往復動機関は間欠燃焼を行うため，サイクル毎にシリンダ内に供給されるガスの流量を把握することが重要である．本研究ではサイクル毎のシリンダへの吸気流量を計測するため高い応答性を持つ層流形流量計測システムを試作し，単気筒HCCI機関に適用し，その性能を確認した．その結果，構築したシステムが高い応答性で正確に動的な流量計測を行えることが明らかになり今後のエンジン開発に有用あると考えられる．

An Investigation of the Effect of Fuels and Thermal Stratification on Reducing Pressure Rise Rate in HCCI Engines

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC232　ディーゼル機関における不均一燃焼の高度制御に関する研究分科会　研究報告書（最終） 第2班 着火および燃焼の化学反応 ((社)日本機械学会)     - 2009.06

Research paper (other academic), Joint Work

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Operating range of HCCI engines is limited by an excessive pressure rise rate (PRR) in high load region resulting in engine knock. Dispersing auto-ignition timing at each local area in the combustion chamber and retarding combustion phasing (CA50) are main methods of decreasing the excessive PRR. Changing mixing ratio of two fuels which have different auto-ignition characteristics leads to the change of combustion phasing. The objective of this study was to investigate the effect of making the variation of mixing ratio in the mixture to change the combustion phasing at each local area in the combustion chamber on reducing PRR. The test fuels were DME and n-Butane which both have LTHR and HTHR during HCCI combustion. In addition to in-cylinder gas pressure measurement, in order to assess the combustion at each local area, chemiluminescence imaging and numerical analysis with multi-zones modeling were used. Maximum PRR changes depending on mixing condition of DME and n-Butane. When DME is stratified and n-Butane is distributed uniformly in the combustion chamber (Case3), maximum PRR becomes lowest. In Case3, the appearance timing of chemiluminescence at each local area is dispersed and the duration of chemiluminescence is longer than in Case1 (DME and n-Butane are both distributed uniformly). By numerical analysis, it is found that the temperature distribution and difference of HTHR start temperature makes difference of HTHR start timing in each zone.

Effect of Intake Gas Pressure and Temperature on Combustion Proccess in HCCI Engine Numerical Analysis using PRF Fuels/Air Mixture

Norimasa Iida, Mari Nagae

日本機械学会　研究協力部会RC234　燃料の多様化と低環境負荷動力システムに関する研究分科会　研究報告書（最終） 第2班：DME・天然ガスの燃焼，予混合圧縮着火，燃料電池 ((社)日本機械学会)     57-63 2009.03

Research paper (other academic), Joint Work

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In HCCI combustion, sometimes there are two stage heat release; low temperature heat release (LTHR) and high temperature heat release (HTHR). Some experimental results clearly show pressure also is very important in determining whether we get LTHR or not. For instance, we found that if we ran the engine with boosted intake pressure and low temperature, we could see LTHR but LTHR disappears if the same fuel is run with low intake pressure and high intake temperature. Thus whether you see LTHR in HCCI tests depends very much on the operating conditions. The purpose of this study is to evaluate the elementary reaction path affected by an initial Pressure and Temperature. The influence of the fuels between high octane number and low octane number fuels are also considered. For this reason, n-Heptane (PRF0) that has large heat release in LTHR and iso-Ocatne (PRF100) that has small heat release in LTHR were used as test fuels. The method of calculate the contribution of each elementary reactions and chemical species are also considered.

Numerical Analysis of Influence of Engine Speed on HCCI Combustion Characteristic

Hiroki Iino, Kenji Shigetoyo, Mari Nagae, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  40 ( 2 ) 393-398 2009.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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往復動機関のHCCI機関は回転速度に応じ予混合気の圧力および温度上昇速度が変化する．本研究では回転速度が着火時温度，燃焼期間および燃焼効率等のHCCI燃焼特性に与える影響を素反応数値計算により解析した．
燃料はNTC領域の有無が異なるメタンとDMEを用い，衝撃波管の着火遅れ特性との関係を考察した．

An Investigation about the Potential of Stratified Charge for Reducing Pressure Rise Rate on HCCI Engine by using Rapid Compression Machine

Daisuke Shirota, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  40 ( 2 ) 375-380 2009.03

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

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予混合気に温度および燃料濃度分布を与えることで予混合圧縮自己着火機関における急峻な圧力上昇を回避する手法を検証する．急速圧縮装置の燃焼室内に予混合気の温度ないし燃料濃度を層状に給気して，圧縮自己着火時の燃焼室内ガスの圧力履歴および化学発光像より，圧力上昇率の低減効果を解析した．

Combustion Research on Internal Combustion Engine: Present and Tuture /Engine Combustion: its elucidation and evolution

Norimasa Iida

日本燃焼学会誌 (日本燃焼学会)  51 ( 155 ) 9-22 2009.02

Research paper (scientific journal), Single Work

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２０世紀のエンジン開発は，高性能，高効率，低コストの追求でした．そして環境問題への対応から排気浄化技術の導入が図られました．さらには，地球温暖化の防止の視点からの環境性能が求められています．すなわち，「環境や資源に負担の少ないエンジンとは何か」ということを起点にして，社会のコンポーネントとしての次世代型エンジンが求められている．エンジンの効率および性能を左右するエンジン燃焼について，大学における燃焼:研究の最先端の取り組みを紹介する．

HCCI Combustion Control by using EGR

Kenichiro Nagai, Yoshihiko Kanoto, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  40 ( 1 ) 135-140 2009.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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HCCI機関の実用化に向けて，高負荷時におけるロバスト性を確保した高効率運転が重要となる．本研究では単気筒エンジンを用い，量論比予混合気・高温EGRガス・低温EGRガスの供給比をスロットルで変化させ，圧縮開始時筒内ガス質量平均温度を変化させることにより燃焼制御を行うシステムを対象とした制御モデルを作成し提案する．

and Cyclic Dispersion Analysis of a HCCI Engine

中野宏明，飯田訓正

機械学会論文集 ((社)日本機械学会)  74 ( 748B ) 252-258 2008.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

An Investigation of the Effect of Fuels Stratification of DME and n-Butane on Reducing Pressure Rise Rate in a HCCI Engine using Chemiluminescence Imaging

山沖聡，岩間理，飯田訓正

機械学会論文集 ((社)日本機械学会)  74 ( 748B ) 259-265 2008.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

Combustion Control by EGR Management

鹿ノ戸義彦，永井健一郎，飯田訓正

機械学会論文集 ((社)日本機械学会)  74 ( 748B ) 238-244 2008.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

"Numerical Analysis of the Effect of Thermal and Fuel Stratification on Reducing Pressure Rise Rate in HCCI Engine by Using Multi-Zone Chemical Kinetics"

吉田茜，重豊健志，長永麻里，飯田訓正

機械学会論文集 ((社)日本機械学会)  74 ( 748B ) 245-251 2008.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

Influence of the Fuel Compositions on the Homogeneous Charge Compression Ignition Combustion

Susumu Sato, Daisuke Yamashita and Norimasa Iida

International Journal of Engine Research 9 ( 2 ) 123-148 2008.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted,  ISSN  1468-0874

Effect of Intake gas Pressure and Temperature on HCCI Combustion Process in HCCI Engine

Mari Nagae,Kenji Shigetoyo,Akane Yoshida,Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  39 ( 6 ) 149-154 2008.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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HCCI燃焼において、燃料に低温酸化反応での発熱量が多いn-Heptaneと少ないiso-Octaneを用いて、それぞれ単一の場合と混合した場合での供給する予混合気の温度及び圧力の違いが熱発生に及ぼす影響を、詳細な素反応数値解析により考察した。

Potential of Combustion Phasing Retard for Reducing Pressure-Rise Rates in HCCI Engines by use of Numerical Analysis

Kenji Shigetoyo, Mari Nagae, Akane Yoshida, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  39 ( 6 ) 155-160 2008.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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HCCI機関において，吸気温度を変化させて燃焼位相を遅延化することにより，膨張行程で燃焼を行うことが圧力上昇率の低減および燃焼効率に及ぼす影響を解析した．燃料にはDME，Methaneおよびn-Butaneを使用し，詳細な素反応を考慮したマルチゾーンモデルを用いた素反応数値計算を行った．

Effects of the Stratified Mixture Using the Fuel with Two Components on HCCI Combustion -A Combustion Analysis Using Chemiluminescence Imaging-

Osamu Iwama,Satoshi Yamaoki,Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  39 ( 5 ) 77-82 2008.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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HCCI機関において自着火特性の異なる二種の燃料を用い，圧縮前の燃焼室内局所における燃料の混合比に違いを与えることによる圧力上昇率の低減効果を検証した．実験には4ストローク単気筒可視化エンジンを用い，圧力計測に加えて燃焼室内の化学発光像を撮影し，燃焼室内局所におけるHCCI燃焼の様子を評価した．

HCCI機関における予混合気の温度および濃度の不均一性が燃焼時の圧力上昇率に及ぼす影響の素反応数値解析

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC226　先進計測技術と数値解析の統合による能動的制御燃焼の国際協力研究分科会　研究報告書（最終） 1.5F: Spray and Combustion in Diesel Engine ((社)日本機械学会)     34-42 2008.06

Research paper (other academic), Single Work

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本研究では、予混合気の温度および濃度の不均一性によって燃焼時の筒内ガス圧力上昇率が低減する機構を解明し、併せて排気特性への影響を調べることを目的として素反応数値解析を行った。

An Investigation of the Effect of Fuels and Thermal Stratification on Reducing Pressure Rise Rate in HCCI Engines

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC232　ディーゼル機関における不均一燃焼の高度制御に関する研究分科会　研究報告書（中間） 第2班 着火および燃焼の化学反応 ((社)日本機械学会)   ( 1.6 ) 31-36 2008.06

Research paper (other academic), Joint Work

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In HCCI engines, IMEP is limited by knocking in high load operation. Knocking occurs when pressure rise rate reaches 5MPa/ms. To investigate the factors which dominate pressure rise rate during HCCI combustion, this study investigates the effect of fuels and thermal stratification on pressure rise rate using optically accessible engine and rapid compression machine. By optically accessible engine, the effects of fuels stratification of DME which has large heat release in LTR and n-Butane which has smaller heat release in LTR than DME are investigated using pressure measurement and chemiluminescence imaging. On the other hand, by rapid compression machine, the effects of thermal stratification fueled with DME are analyzed using pressure measurement.

Evolving Technological Systems for Diesel Engine Emission Control: Balancing GHG and Local Emissions

David.Bauner, Staffan.Laestadius, Norimasa.Iida

Clean Technologies and Environmental Policy (Heidelberg・Springer Berlin 10.1007/s10098-008-0151-x)  11 ( 3 ) 339-365 2008.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted,  ISSN  1618-954X (Print)

Influence of the Fuel Compositions on the Homogeneous Charge Compression Ignition Combustion

Susumu Sato, Daisuke Yamashita and Norimasa Iida

International Journal of Engine Research (Professional Engineering Publishing Limited, London, UK JSAE，JSME，I MECH E，SAE)  9 ( Issue 2 ) 123-148 2008.04

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted,  ISSN  1468-0874

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Homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines are drawing attention as the next-generation internal combustion engine, but have not been put to practical use because of several issues. One of the issues is that increasing the fuel
charge causes rapid combustion in the combustion chamber, which results in knocking that limits its operation region. In this study, the focus was put on a method to increase the operation region of HCCI engines by mixing two fuels with different reactivities. First, dimethyl ether (DME), n-butane, or hydrogen was mixed with methane to investigate how the changes in mixing ratios affected the oxidation reaction of the pre-mixture based on numerical calculations with elementary reactions. From the calculation results, applicable types of double componential fuels for HCCI engines were considered. Based on the results of the consideration, DME or n-butane was mixed with methane to conduct combustion experiments and to clarify mixing conditions of the double componential fuels that realize high output and high thermal efficiency simultaneously.

The Study on fuel Auto-ignition Index for HCCI Engine

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC234　燃料の多様化と低環境負荷動力システムに関する研究分科会　研究報告書（中間） 第2班：DME・天然ガスの燃焼，予混合圧縮着火，燃料電池 ((社)日本機械学会)     99-106 2008.02

Research paper (other academic), Single Work

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The Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is possible to achieve high thermal efficiency and low emissions. It is necessary for practical use of HCCI Engine to establish the index of fuel auto-ignition, because of diversification of configuration and fuels. The purpose of this study is to obtain fundamental knowledge about the relation between shock tube and engine, and examine the behavior of fuel auto-ignition under the experimental trial.

An Investigation of the Effect of Charge Inhomogeneity on the Ignition and Combustion Processes in a HCCI Engine Using Chemiluminescence Imaging

Kengo KUMANO, Yudai YAMASAKI and Norimasa IIDA

JSME International Journal of Thermal Science and Technology (JSME)  2 ( 2 ) 200-211 2007.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted,  ISSN  1880-5566

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In the HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) engines, inhomogeneity in fuel distribution and temperature in the pre-mixture exists microscopically and has possibility to affect the ignition and combustion process. In this study, the effect of charge inhomogeneity in fuel distribution on the HCCI combustion process was investigated. Pressure profiles were measured and two dimensional chemiluminescence images were captured by using a framing camera with a 4-stroke optically accessible engine in order to understand the spatial distribution of the combustion. DME (di-methyl ether) was used as the test fuel. By changing the way of mixing air and fuel in the intake manifold, inhomogeneity in fuel distribution in the pre-mixture was varied. The result shows that luminescence is observed in a very short time in a large part of the combustion chamber under the homogeneous condition, while luminescence appears locally with considerable time differences under the inhomogeneous condition. It is also shown that the local luminescence durations are almost the same under both conditions.
Methyl Ether, Chemiluminescence, Radical

The Study on Combustion Control of HCCI Engine Running on DME Using EGR

Tetsuo Ohmura, Masato Ikemoto, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  38 ( 5 ) 113-118 2007.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The past researches clarify the advantages and the disadvantages of HCCI Engine. In this paper, the conditions such as the amount of intake fuel and EGR gas, that can realize the operation, are investigated by using the past experimental data and the numerical analysis. On the basis of this, actually the engine is designed and tested. In addition, EGR gas is controlled by two ways, one is changing the exhaust tappet clearance and another is using the new cam that has two ledges in exhaust. The effect of the difference of the residual ways is investigated.

The Investigation of the Effect on the HCCI Combustion from the Inhomogeneous Mixture Gas with the Measurement of Chemiluminescence Images

Satoshi Yamaoki, Daisei Nagaoka, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  38 ( 5 ) 119-124 2007.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In HCCI engines, the inhomogeneity in fuel concentration in the pre-mixture gas makes the combustion duration longer and the rise of in-cylinder gas pressure moderate when the fuel that has large heat release in low temperature reaction is used. In this paper, we observe chemiluminescence images on HCCI combustion by the 4-stroke optically accessible engine using DME that has large heat release in low temperature reaction and n-Butane that has small one in low temperature reaction.

Performance Improvement for Natural Gas Fueled HCCI Engine with Turbocharger (Second Report)

Takahiro Sako (The Japan Gas Association), Satoshi Morimoto (The Japan Gas Association), Norimasa Iida (Keio University)

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  38 ( 5 ) 131-136 2007.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work, Accepted

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Turbo-charging was applied to HCCI engine to increase the output. The test engine is vertical, water-cooled 4cylinder one with 98mm bore, 110mm stroke and 3.3litter displacement. It was modified to suit the HCCI operation. As the attainment, 43.2% brake thermal efficiency, 0.98MPa brake mean effective pressure, and 13.8ppm NOx emission have been gained.

Combustion Control of a HCCI Engine Fuelled with DME Using Hot and Cold EGR Gas

大村哲生，鹿ノ戸義彦，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  73 ( 733B ) 158-164 2007.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The past researches clarify the advantages and the disadvantages of HCCI Engine. In this paper, the conditions such as the amount of intake fuel and EGR gas, that can realize the operation, are investigated by using the past experimental data and the numerical analysis. On the basis of this, actually the engine is designed and tested. In addition, EGR gas is controlled by two ways, one is changing the exhaust tappet clearance and another is using the new cam that has two ledges in exhaust. The effect of the difference of the residual ways is investigated.

Analyses of Mechanism on Roadside Pollution by On-Board Emissions Measurement System: (Transient Characteristics of NOx emissions in Vehicles with EGR System in Real Traffic Conditions)

Yutaka TAKADA, Norifumi TAKADA and Norimasa IIDA

JSME International Journal of Environment and Engineering (JSME)  2 ( 3 ) 546-557 2007.08

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted,  ISSN  1880-988X

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In order to clarify the reason why the NOx emissions factor becomes higher with vehicle acceleration at intersections etc., two freight vehicles of different emission model years, equipped with EGR systems for reduction of NOx, were tested by an on-board NOx measurement system. Higher NOx emissions factors were observed at vehicle starts in lower-gear operations for each vehicle though the total NOx mass emissions of the later model vehicle were less. Larger NOx mass emissions were clearly observed in the engine operation area of lower engine speed and load in real traffic conditions though the NOx mass emissions in steady state conditions was less. NOx emissions characteristics were analyzed in view of engine torque, NOx mass emissions, and the EGR rate, and considering the rate of engine speed change. It was found that lower-gear operations made the rate of engine speed change higher and also the EGR rate lower resulting in higher NOx emissions. This seems to be one of the factors to engender the intensive NOx pollution at roadsides.

The Study on Combustion Control of Small and Light HCCI Engine Fuelled with DME

Yoshihiko Kanoto, Tetsuo Ohmura, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  38 ( 4 ) 97-102 2007.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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A small and light HCCI engine fuelled with DME has been developed. This engine uses a two-stage exhaust cam and throttles located in intake and exhaust manifold and Cold EGR passage. This system can be managed the mixing ratio of pre-mixture, hot internal EGR gas and cold external EGR gas. Indicated Mean Effective Pressure (IMEP) and 50% burnt fuel (CA50) are controlled by the mixing ratio. In this paper, steady combustion characteristics are examined to propose HCCI combustion control system. Moreover variation in HCCI combustion is discussed for load control.

Analyses of Mechanism on Roadside Pollution by On-Board Emissions Measurement System: (Characteristics of NOx Emissions in Vehicles with and without EGR System in Real Traffic Conditions)

Yutaka TAKADA, Tomio MIYAZAKI and Norimasa IIDA

JSME International Journal of Environment and Engineering (JSME)  2 ( 3 ) 535-545 2007.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted,  ISSN  1880-988X

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An on-board measurement system that can simultaneously obtain such information as road infrastructure, traffic conditions, driver's operations, vehicle running conditions, and exhaust mass emissions was installed in a light duty freight vehicle with an EGR system and in a minivan without an EGR system. In order to analyze the mechanism of roadside pollution caused by vehicles, road tests were carried out in real traffic conditions. The light duty freight vehicle showed intensive NOx pollution at the roadside in a vehicle start, in which the EGR rate was low, but it was effective to reduce NOx mass emissions at low speed running in traffic jams where the EGR rate was rather high. In the case of the minivan, intensive NOx pollution was observed in low speed running such as in traffic jams. The reduction of NOx during vehicle starts is important for vehicles with an EGR system to reduce intensive NOx pollution at roadsides.

The Effect of Pre-mixture with Inhomogeneity on HCCI Combustion

IIDA NORIMASA

Research Committee on Combustion Physics and Fuel Chemistry to control Homogeneous and Heterogeneous Phenomena in Diesel Engine ((社)日本機械学会)   ( 2.5 ) - 2007.06

Research paper (other academic), Single Work

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It has been investigated that thermal stratification and partial fuel stratification in a pre-mixture is effective as a method for controlling the combustion duration on HCCI combustion experiment. In this research, we analyze the effect of the degree of unmixedness in a pre-mixture on HCCI combustion characteristic using chemiluminescence imaging and thermodynamic analysis with RCM and Optical engine. In addition, numerical analysis was conducted on the gas compression and expansion strokes in HCCI engine with simple 0-dimensinal multi-zones model, and it was found that degree of unmixidness about temperature or partial fuel concentration plays a role for reducing pressure-rise rate.

An Investigation on the Effect of Fuel Stratification and Thermal Stratification for Reducing the Pressure Rise Rate in HCCI Combustion

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC222　燃料の多様化と低環境負荷動力システムに関する研究分科会　研究報告書（最終） 第１班 予混合圧縮着火燃焼，次世代燃料の燃焼特性 ((社)日本機械学会)     - 2007.06

Research paper (other academic), Single Work

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The purpose of this study is to investigate experimentally the effect of partial mixing rate stratification on HCCI combustion, using DME and n-Butane. In addition to pressure measurement, the chemiluminescence image in HCCI combustion is used a means of visualizing a charge stratification and evaluating local combustion characters. It was found that partial mixing rate stratified charge in DME and n-Butane reduced the maximum pressure rise rate during HCCI combustion. By partial mixing rate stratified charge, the peak time of chemiluminescence intensity was dispersed, comparing to mixing rate homogeneous charge. Therefore, distribution of equivalence ratio is generated, and this distribution makes the peak time of RHR in each local area dispersed.

An Investigation on the Effect of Fuel Stratification on HCCI Combustion Using Chemiluminescence Imaging

Daisei Nagaoka, Satoshi Ketadanib, Norimasa Iida

Review of Automotive Engineering (JSAE)  28 ( 2 ) 203-210 2007.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The purpose of this study is to investigate experimentally the effect of fuel stratification on HCCI combustion, using DME. In addition to pressure measurement, the chemiluminescence image in HCCI combustion is used a means of visualizing the charge stratification and evaluating local combustion characters. It was found that fuel stratified charge in DME reduced the maximum pressure rise rate during HCCI combustion. By fuel-stratified charge, the peak time of chemiluminescence intensity was dispersed, comparing to fuel homogeneous charge. Therefore, distribution of equivalence ratio is generated, and this distribution makes the peak time of RHR in each local area dispersed.

The Investigation on the Effect of Inhomogeneity of Fuel Concentration on HCCI Combustion using Two

Daisei Nagaoka, Satosi Ketadani , Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  38 ( 2 ) 173-178 2007.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The purpose of this study is to investigate experimentally the effect of fuel stratification on HCCI combustion, using DME. In addition to pressure measurement, the chemiluminescence image in HCCI combustion is used a means of visualizing the charge stratification and evaluating local combustion characters. It was found that fuel stratified charge in DME reduced the maximum pressure rise rate during HCCI combustion. By fuel-stratified charge, the peak time of chemiluminescence intensity was dispersed, comparing to fuel homogeneous charge. Therefore, distribution of equivalence ratio is generated, and this distribution makes the peak time of RHR in each local area dispersed.

Influence of the Fuel Compositions on the Homogeneous Charge Compression Ignition Combustion (The 2nd Report) -Effect of the Mixing Ratios of Double Componential Fuels on the Operating Region of HCCI Engine-

Susumu Sato, Daisuke Yamashita, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  38 ( 2 ) 119-124 2007.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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HCCI engine has the problem of limited operating region. To solve this problem, the method of mixing the fuels with different reactivities was paid attention. In this study, the expansion of the operating region of HCCI engine was tried by using double componential fuels. In this report, based on the results of the first report, the combustion experiment by mixing DME or n-butane with methane was carried out. The mixing conditions of fuels to realize both of high output and high thermal efficiency were clarified.

Influence of the Fuel Compositions on the Homogeneous Charge Compression Ignition Combustion (The 1st Report) -Effect of the Variations of Fuel Compositions on the Oxidation Reaction Processes of Pre-mixture-

Susumu Sato, Daisuke Yamashita, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  38 ( 2 ) 113-118 2007.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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HCCI engine has the problem of limited operating region. To solve this problem, the method of mixing the fuels with different reactivities was paid attention. In this study, the expansion of the operating region of HCCI engine was tried by using double componential fuels. In this report, when DME, n-butane, hydrogen or carbon monoxide was mixed with methane, the effects of the mixing ratios on the oxidation reaction processes of pre-mixture were investigated by numerical calculations with elementary reactions.

A Study on Combustion Control by Using Internal and External EGR for HCCI Engines Fuelled with DME

Tetsuo Ohmura, Masato Ikemoto, Norimasa Iida

SAE Transactions (SAE)  2006-32-0045 2007.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is possible to achieve high thermal efficiency and low emissions. One of the main challenges with HCCI engines is structuring the systems to control combustion phasing, crank angle of 50% heat release (CA50), for keeping high thermal efficiency and avoiding an excessive rate of pressure rise which causes knocking, when operating conditions vary. Though some HCCI combustion control systems, for example Variable Valve Timing System and Variable Compression Ratio System, have been suggested, these control systems are complex and heavy.

Effect of Degree of Unmixedness on HCCI Combustion Based on Experiment and Numerical Analysis

Jumpei Ozaki, Norimasa Iida

SAE Transactions (SAE)  2006-32-0046 2007.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In this study, for the development of a lightweight and small-sized generator HCCI engine fuelled with Dimethyl Ether (DME) which is low-emission and easy to autoignite, a simple HCCI combustion control system is suggested, and the control system is evaluated experimentally. In the control system, the means of controlling gas temperature at inlet valve closure (IVC) is focused on to control CA50 as the specific autoignition temperature of a fuel is constant in HCCI combustion. The amount of premixture of air and fuel at stoichiometric ratio necessary to achieve load is fixed, and gas temperature at IVC is controlled by changing the mixing ratio of hot (internal) EGR gas and cold (external) EGR gas. And also cold EGR gas plays a role in the avoidance of a very rapid combustion reaction speed. The exhaust cam has two stages to use hot EGR gas, and exhaust gas is cooled through the heat exchanger to use cold EGR gas. The mixing ratio of three gases, stoichiometric premixture, hot EGR gas and cold EGR gas, is controlled by four throttles placed in the flow path of these gases.

The Research of the Effects of Thermal Stratification on n-Heptane/iso-Octane-Air mixture HCCI combustion using a R.C.M

Ock Taeck LIM, Hiroaki NAKANO, Norimasa IIDA

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  38 ( 1 ) 97-102 2007.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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As input heat quantity per cycle greatly affects CA50, the change in input heat quantity per cycle needs to be considered to control CA50 by gas temperature at IVC. In the control system, the measured IMEP has the slow response and vibrates to the IMEP set value. Meanwhile, the CA50 controller shows the good performance in aspects of steady and transient characteristics. Hereafter, the IMEP controller should be improved without reducing the performance of the CA50 controller.

Effects of intake CO2 concentrations on fuel spray flame temperatures and soot formations

Danilo Nikolic, Norimasa Iida

Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 221 ( 12 ) 1567-1573 2007

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted,  ISSN  0954-4070

Experimantal Study of the Effects of Different Exhaust Gas Recirculation Ratios on the Flame Temperature and Soot Formation when Using Diesel Fuels With Different T90 Distillation Temperatures

Danilo Nikolic,Radaje Vujadinovic,Norimasa Iida

STROJNISKI VESTNIK JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING (Slovenian Research Agency (ARRS))     863-872 2006.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted,  ISSN  0039-2480

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In this paper the diesel in-cylinder control of nitrogen oxide(NOx) and soot formation was tested. Carbon dioxide(CO2) was used as a dilutuent to simulate the exhasut-gas recirculation(EGR) process at ratios of 4.3%, 9.5% and 14.3%, thus making oxygen(O2) concentrations of 20%, 19% and 18% respectively. In addition, three diesel fuels with different T90 distillation temperatures were used, The fuel parameters were isolated from the influence of the aromatics content, sulfer content, and cetane number. A single-cylinder rapid compression machine(RCM) was used to simulate the diesel-tye combustion. The igniton and combustion process of diesel-fuel spray were observed using high-speed direct photography. The flame temperature (an indication of NO formatio) and KL factor (an indication off soot concentration inside the diesel-fuel spray) were analyzed using two-color method. The study demonstrated that with an increase of the CO2 concentration in the intake charge, the maximum flame temperature and the soot formation decrease. Also, when therewas a CO2=4.3% concentration in the intake charge, the results showed no significant influence of the diesl-ffuel T90 distillation temperature on the maximum flame temperature and the soot formation.

講習会テキスト： DMEの着火特性と燃焼反応

Sesumu Sato, Norimasa Iida

日本機械学会　No.06-100　講習会 次世代燃料DMEのディーゼル機関への適用 （エンジンシステム部門企画） ((社)日本機械学会 エンジンシステム部門企画)  日本機械学会エンジンシステム部門企画 講習会テキスト ( No.06-100 ) 9-15 2006.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

Effects of the compositions of the double componential fuel on the HCCI Combustion Mechanism

Jumpei Ozaki, Daisuke Yamashita, Susumu Sato, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  37 ( 6 ) 121-126 2006.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Using Methane/DME, Methane/n-Butane or Methane/Hydrogen as the fuels for the HCCI combustion, influences of the fuel composition on the HCCI combustion mechanism were resulted in the numerical calculation with detailed elementary reactions. The effects of ignition timing, the combustion reaction speed and Mixing ratio of fuels were investigated. It was found that 50% heat release timing in the expansion stroke is important for high power operation. And in the HCCI engine combustion tests, it was clear that the high power operation reducing knocking was handled in the condition of the 50% heat release timing in the expansion stroke.

The Study on Combustion Control Using EGR for HCCI Engine Fuelled with DME

Norimasa Iida

日本機械学会 研究協力部会RC222　「燃料と動力システムの最適化による環境負荷低減に関する研究分科会」(中間報告) ((社)日本機械学会)     - 2006.07

Research paper (other academic), Joint Work

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The Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is possible to achieve high thermal efficiency and low emissions. Though some HCCI combustion control systems, for example Variable Valve Timing System and Variable Compression Ratio System, have been suggested, these control systems are complex and heavy. In this study, for the development of a lightweight and small-sized generator HCCI engine fuelled with Dimethyl Ether (DME), a simple HCCI combustion control system is suggested, and the control system is evaluated experimentally.

The Effect of Pre-mixture with Inhomogeneity on HCCI Combustion

IIDA NORIMASA

Research Committee on Combustion Physics and Fuel Chemistry to control Homogeneous and Heterogeneous Phenomena in Diesel Engine ((社)日本機械学会)   ( 2.5 ) 49-52 2006.06

Research paper (other academic), Joint Work

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It has been investigated that the inhomogeneity of fuel concentration in the pre-mixture is effective as a method for controlling the combustion duration on HCCI combustion experiment. In this research， we analyze the effect of local inhomogeneity in a pre-mixture on HCCI combustion characteristic using chemiluminescence imaging and thermodynamic analysis with RCM and Optical engine. It is expected that， it will provide us with knowledge about control of ignition timing and combustion duration， and also how to avoid a knocking for achieving high IMEP.

The Influence of the Mixing Ratio of Double Componential Fuels on HCCI Combustion

Susumu Sato, Soonpyo Kweon, Daisuke Yamashita and Norimasa Iida

KSAE International Journal of Automotive Technology (The Korean Society of Automotive Engineers (KSAE))  7 ( 3 ) 251–259 2006.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Although HCCI engine attracts attention as a next-generation internal combustion engine, it must clear subjects, such as control of suitable auto-auto-ignition timing, and reservation of high IMEP avoiding knocking, for the utilization. Moreover, it is also an important factor to design the fuel that is ignited at the suitable crank angle. From the viewpoint of chemical reaction theory, it is necessary to investigate the fundamental combustion characteristic of the fuel in HCCI combustion. In this study, using two kinds of fuels, its attention was paid to the technique of controlling auto-ignition timing of HCCI combustion appropriately by changing the mixed rate of them, and fundamental investigation about the ignition and combustion characteristic was conducted. DME and n-Butane with low temperature reaction, and Hydrogen, which is easy to be ignited, are mixed to Methane without the reaction, respectively. The mixed rate of two kinds of fuel investigated the influence affect auto-ignition timing, and the influence affect IMEP by a combustion experiment and numerical computation with elementary reactions. When the rate of DME, n-Butane, and Hydrogen was made to increase from the result of a combustion experiment, it turns out that auto-ignition temperature became lower and auto-ignition timing became early. On the contrary, it became clear for it to be able to operate, while delaying auto-ignition timing to expansion stroke and securing high IMEP by making the rate of Methane increase. From the result of numerical calculation, it became clear that the promotion effect of DME, n-Butane, and Hydrogen shows up by accelerating oxidization of intermediate species, such as H2O2 and HCHO, and supplies of OH radical.

Study on Estimation Method of Vehicle NOx PM CO2 Emissions Factors Applicable to Local Roadside

Mio Tanaka, Yutaka Takada, Norifumi Takada, Norimasa Iida

Review of Automotive Engineering (JSAE)  27 ( 2 ) 347-349 2006.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The purpose of this study is to propose an estimation method which can estimate NOx, PM, CO2 emission from vehicle to roadside. Driving tests were preformed on the road by a diesel freight vehicle with on-board measurement system, measuring actual emissions. Vehicle speed, acceleration, travel resistance were focused to clarify the influence on behavior of vehicle emission factors. Based on these results, vehicle emission factors model was composed and evaluated. As a consequence, it became possible that NOx, PM, CO2 emission factors are estimated with a high degree of accuracy.

On-Road Emission Measurement and Analysis

IIDA NORIMASA

日産自動車株式会社創立７０周年記念 環境研究助成プログラム報告書 (日産自動車株式会社)   2006.03

Research paper (other academic), Joint Work

予混合気圧縮時着火エンジンにおける運転範囲拡大に関する研究

IIDA NORIMASA

大阪ガス依託研究報告書 (大阪ガス株式会社)   2006.03

Research paper (other academic), Joint Work

Study on Estimation Method of Vehicle NOx PM CO2 emissions Factors Applicable to Local Roadside

Mio Tanaka, Yutaka Takada, Norifumi Takada, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  37 ( 2 ) 191-196 2006.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The purpose of this study is to propose an estimation method which can estimate NOx, PM, CO2 emission from vehicle to roadside. Driving tests were preformed on the road by a diesel freight vehicle with on-board measurement system, measuring actual emissions. Vehicle speed, acceleration, travel resistance were focused to clarify the influence on behavior of vehicle emission factors. Based on these results, vehicle emission factors model was composed and evaluated. As a consequence, it became possible that NOx, PM, CO2 emission factors are estimated with a high degree of accuracy.

DMEを燃料とする補助動力用低公害・高効率HCCI機関の開発研究

IIDA NORIMASA

2005年度助成技術研究報告書 (財団法人JFE21世紀財団)     224-234 2006.03

Research paper (other academic), Joint Work

Transient NOx Characteristics of Freight Vehicles With EGR System in Real Traffic Conditions

Yutaka Takada, Norifumi Takada,Norimasa Iida

SAE Transactions (SAE Transactions Journal of Engines)  2005-01-1619 2006.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

Report of 11th SETC (Small Engine Technology Conference) 2005 from BANGKOK

加藤幹夫，西村章広，飯田訓正，森吉泰生

ENGINE TECHNOLOGY (山海堂)  8 ( 1 ) 98-105 2006.02

Research paper (scientific journal), Joint Work

The Analysis of the effect of n-Heptane-based equivalence ratio on the HCCI Combustion Characteristics of n-Heptane and iso-Octane Fuel/air Mixture Using a Rapid Compression Machine

Ock Teack LIM, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  37 ( 1 ) 31-36 2006.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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A Rapid Compression Machine (RCM) has been used to study the effects of n-Heptane based equivalence ratio on Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI). The major intents were to characterize the combustion reaction time and its temperatures under various initial temperatures, different mixing ratio, stratified charge conditions and homogeneous charge conditions. To achieve this time resolved pressure and piston lift were taken. The fuels were used n-Heptane, iso-Octane and blending fuels, which are primary reference fuels in engine tests. The result showed that initial temperature increase low temperature reaction times are early. The effects of n-Heptane based on equivalence ratio are stronger at the case of lower initial temperature than higher of that. Moreover, stratified charge cases have less been the effects of n-Heptane based on equivalence ratio than homogeneous charge cases.

Development of the Control System Using EGR Gas for the HCCI Engine Running on DME

Masato Ikemoto, Yuichiro Kojima, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  37 ( 1 ) 65-70 2006.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is supposed to achieve high thermal efficiency and low emissions. Meanwhile Di-Methyl Ether (DME) is expected as an alternative fuel for the internal combustion engines. In this study, four-stroke HCCI Engine running on DME, which include control system using EGR, is developed to make it practicable. Combustion characteristics are researched by numerical calculation with elementally reactions and experiment. Besides, developed engine performance is estimated. To conclude, DME is suitable fuel for the HCCI engines in terms of combustion characteristics but specific power of developed DME HCCI engine much is lower than conventional engines.

DMEを燃料とするHCCI機関のEGRを用いた燃焼制御に関する研究：二成分燃料の混合比をパラメータとする HCCI燃焼研究

Norimasa Iida, Susumu Sato

日本機械学会 研究協力部会RC222　「燃料と動力システムの最適化による環境負荷低減に関する研究分科会」(初回) ((社)日本機械学会)   2005.11

Research paper (other academic), Joint Work

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HCCI燃焼エンジンにおいて，二種燃料を用いて予混合気中に混合割合の不均一性を導入し，着火温度の異なる混合気の分布を作成することによって着火時期を時間的に分散させ,最大圧力上昇率を低下する効果についてそのポテンシャルを検証する。二種の燃料としては着火温度が低い燃料としてジメチルエーテル（以下DME）を，着火温度が高い燃料としてn-Butaneを用いた．

Research on the Influence of Hydrogen and Carbon Monoxide on Methane HCCI Combustion

Susumu Sato, Yudai Yamasaki, Hideo Kawamura, Norimasa Iida

JSME Intenational Jounal(Series B) (JSME)  48 ( 4 ) 725-734 2005.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In this research, the influence on natural gas combustion of H2 and CO was investigated by numerical calculations with elementary reactions. The investigation was carried out using the following procedures: 1. To research basic oxidation characteristics of CH4/H2/CO mixed fuel, parametric calculations for initial temperature were carried out. 2. For investigation of the effect of H2 and CO on CH4 combustion, the calculations with H2 and CO initial mole fraction variation was carried out. As a result, it was clarified that the oxidation temperature of CO was higher than that of CH4 and H2, the increase of H2 initial fraction has the effect to advance CH4 ignition timing, and increase of the CO fraction, under the condition that only CO was added, has the opposite effect of H2 addition.

The Study on Auto-ignition and Combustion Process of the Fuel Blended with Methane and DME in HCCI Engine

Daisuke Yamashita, Soonpyo Kweon, Susumu Sato, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  36 ( 6 ) 85-90 2005.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is regarded as next generation engine in terms of high thermal efficiency and low emissions. However, it is difficult to control ignition timing in HCCI combustion because auto-ignition depends on oxidation reaction of fuel. It is desirable that ignition temperature can be changed freely to control ignition timing. Changing ignition temperature is impossible by one component fuel. To solve this problem, the fuel blended with Methane and DME was used in this study. The effects of Methane / DME mixing ratio on ignition temperature and ignition timing in HCCI combustion were researched by the numerical calculation with elementary reactions and the experiment.

Basic Research on an Applicable Fuel for the HCCI Combustion

Susumu Sato, Soonpyo Kweon, Daisuke Yamashita, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  36 ( 6 ) 79-84 2005.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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For practical application on the HCCI engine, solution of subjects, such as control of auto-ignition timing and avoidance of knocking, is indispensable. This study focused on the technique of controlling HCCI combustion appropriately, changing the mixture ratio of two kinds of fuel. Methane and DME/n-Butane were selected as fuel. The influence, which the mixing ratio of two fuels does to ignition timing, ignition temperature, rate of heat release and oxidation reaction process, were investigated by experiment with 4-stroke HCCI engine and numerical calculation with elementary reactions.

大学におけるHCCI燃焼研究

Norimasa Iida

Motor Ring No.21 「エンジン特集」 ((社)自動車技術会)  Motor Ring 「エンジン特集」 ( No.21 ) http://www.jsae.or.jp/~dat1/mr/motor21/mr20052109.pdf 2005.10

Research paper (scientific journal), Single Work

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予混合圧縮自己着火（Homogeneous Charge Compression Ignition：HCCI）機関は，空気と燃料の予混合気を燃焼室内に導入し，ピストンの圧縮により高温・高圧とすることで多点同時に自己着火させる機関である．HCCI 機関は，その燃焼方式から高効率・低公害を実現しうる機関として注目されており，地球環境問題や石油資源の枯渇問題を緩和しうる手法の一つとしてその実用化が求められている．しかし，HCCI機関には，着火が燃料固有の着火温度に依存するため着火時期の制御が困難である，またノッキングのために運転領域が低負荷に限られるといった課題が存在し，課題解決のために多くの研究がなされている．HCCI 機関は，着火に至るまでピストンの圧縮によってのみ温度が上昇するので，着火時期の制御には圧縮開始時の筒内ガス温度が重要となる．また，ノッキングは急峻な燃焼により生じるため，その回避には燃焼反応速度の抑制が不可欠となる．本報では，各大学の研究室で行なわれている HCCI 燃焼研究の一部を紹介する

大学におけるHCCI燃焼研究

IIDA NORIMASA

Motor Ring No.21 エンジン特集 (自動車技術会)   2005.10

Research paper (other academic), Single Work

Field Survey and Analysis about a Local Air Pollution by On-board Emissions Measurement System: - Analysis of the Affector Influencing NOx, PM Emissions Factors in Wide and Narrow Streets -

Norifumi Takada, Yutaka Takada, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  36 ( 5 ) 99-104 2005.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Emissions factors, which is described by mass emission per distance, are applied to the estimation of the amount of exhaust emissions from running vehicles. However the difference of the emissions factor by road infrastructure is not clear. Road infrastructure, traffic conditions, driver’s operations, vehicle running conditions and NOx, PM emissions were investigated in order to clarify the difference of NOx and PM emissions factors between a narrow and a wide street by on-board emissions measurement system installed in a light-duty freight vehicle. It was found that affectors influencing NOx and PM emissions factors were different wide and narrow streets. The frequencies of the accelerator operations in the narrow street were more than that in the wide street. Difference of frequencies of NOx emissions factor were observed in both streets.

Improving the Maximum IMEP of Knocking Limit of the Homogeneous Charge Compression Ignition EngineUsing Methane and DME Blended as the Fuel

Soonpyo Kweon, Daisuke Yamashita, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 (（社）自動車技術会)  36 ( 5 ) 41-46 2005.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work, Accepted

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Homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion engine is bulk combustion, so it is easy to arise knocking that operation region is confined low load region. We have investigated　HCCI engine combustion tests using Methane/DME at high load operation region. DME has low ignition and combustion temperature compare to Methane. Temperature elevation and intermediate product are made by low temperature reaction of DME and they accelerate oxidization of Methane. So, the mixing ratios of Methane/DME could control ignition timing. This paper is written about improvement of IMEP in HCCI engine as control combustion timing put expansion stroke.

Development of the Control System Using EGR Gas for the HCCI Engine Running on DME

Masato IKEMOTO

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  71 ( 709 ) 119-126 2005.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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A Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is supposed to achieve high thermal efficiency and low NO_x PM emissions at the same time. Though it is expected to come into practical use, it has some serious problems such as ignition timing control, knocking at high load and securing of high combustion efficiency. In this study, a four-stroke HCCI engine running on Di-Methyl Ether (DME) is developed to make it practicable as a generator engine. A new HCCI combustion control method, controlling the gas fraction of internal EGR gas at high temperature, external EGR gas at low temperature and premixture at stoichiometric ratio, is proposed. And effects of the gas fraction on HCCI combustion are researched by numerical calculation with elementally reactions and experiment. To conclude, HCCI combustion can be optimized with controlling the fraction of internal EGR gas, external EGR gas and premixture.

Design of the High Thermal Efficiency HCCI Engine Running on DME

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC210　多様化する燃料と次世代動力システムの最適化に関する研究分科会　研究報告書（最終） ((社)日本機械学会)   ( 1.1 ) 1-7 2005.07

Research paper (other academic), Joint Work

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本研究ではDMEを燃料とするHCCI機関を汎用小型発電機用の機関として実用化することを目的とし，高温の内部EGRと低温の外部EGRを用いたHCCI機関の制御システムを構築し，機関の開発を行う．本報では，素反応数値計算及び燃焼実験によって，DMEの燃焼特性を調査すると共に，開発したHCCI機関の性能の評価を行う．

Improvement and Performance in a Natural-Gas Fueled Homogeneous Charge Compression Ignition Engine with Supercharged

IIDA NORIMASA

日本機械学会論文集(B編) ((社)日本機械学会)  71 ( 707 ) 223-228 2005.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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天然ガスを燃料とするＨＣＣＩ機関に排気タービン過給を適用することを想定して，過給機効率を模擬した場合の性能および排気特性を詳細に調査した．これに基づき過給による平均有効圧力の向上，熱効率の向上の可能性を明らかにした．また無過給と過給の性能を比較することで過給による性能改善の原因についても検討した．

車載型の排出ガス計測装置による沿道局所汚染の解析 （EGR排出ガス制御付き車両の路上における過渡時のNOx排出特性）

Yutaka Takada

日本機械学会論文集（C編） ((社)日本機械学会)  71 ( 706 ) 216-223 2005.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

The investigation of Diesel Spray Combustion in DME HCCI

Norimasa IIDA， Ock Taeck LIM

日本機械学会　研究協力部会RC-207 ディーゼル機関のゼロエミッションと低燃費化のための燃焼物理と燃料化学に関する研究分科会 個別研究・最終成果報告 ((社)日本機械学会)   ( 2.6 ) 1-6 2005.06

Research paper (other academic), Joint Work

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The purpose of the research is to investigate of diesel spray combustion for simultaneously reduce way NOx and PM．The pressure diesel injection were done into intermediates that are generated by very lean DME HCCI combustion using a rapid compression machine (RCM)．The concentration of intermediate could not be directly measured; we estimated it by CHEMKIN calculation．Homogeneous charge compression ignition characteristic of DME-air mixture is surveyed． Validations of the CHEMKIN calculation were confirmed pressure rise of an experiment and pressure rise of a calculation． Using a framing streak camera captured two dimensional spontaneous luminescence images from chemical species at low temperature reaction(LTR) and high temperature reaction (HTR)． Also， the combustion events were observed by high-speed direct photography， the ignition and combustion were analyzed by the combustion chamber pressure profiles and the KL values and flame temperatures were analyzed by the two-color method from the two dimensional flame image．

天然ガスおよびその改質ガスの圧縮自己着火燃焼に関する研究

Susumu SATO

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  71 ( 706 ) 249-258 2005.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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本研究では，このエンジンシステムにおいて実現される，天然ガスとその改質ガスである水素と一酸化炭素の圧縮自己着火燃焼を対象として，素反応数値計算により燃焼解析を行った．天然ガスの主成分であるMethaneと空気の予混合気に対し，改質により生成される水素（H2）と一酸化炭素（CO）を添加して計算を行い，Methaneの酸化反応に及ぼす影響について調査した．

Movement of the Research from ATAC and Development in the Future

飯田訓正

ENGINE TECHNOLOGY (山海堂)  7 ( 2 ) 4-7 2005.04

Research paper (scientific journal), Single Work

車載型の排出ガス計測装置による沿道局所汚染の解析（EGR排出ガス制御付きおよび無しの車両の路上におけるNOx排出特性）

TAKADA YUTAKA

日本機械学会論文集（C編） ((社)日本機械学会)  71 ( 703 ) 260-267 2005.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

A Verification of the Livengood-Wu Integral Model for Ignition Delay by Numerical Calculation with Elementary Reactions

Susumu Sato, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  36 ( 1 ) 65-71 2005.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Numerical calculation with elementary reaction model is very available to analyze ignition and combustion process. On the other hand, the Livengood-Wu integral model is the simplified model to predict ignition timing or knocking timing. In this study, in order to verify the Livengood-Wu model, numerical calculation with elementary reactions was carried out. At first, ignition delays at each equivalence ratio, initial pressure and temperature with shock-tube condition was calculated. And then, in two steps temperature condition, the ignition delay acquired from numerical calculation and that calculated from the Livengood-Wu Integral were compared. As a result, in case of Methane, if any temperatures were selected, the ignition delays from these two ways were almost accorded. In case of DME and n-Butane, if the temperatures higher than NTC (Negative Temperature Coefficient) Region were selected, the ignition delays from these two ways were almost accorded.

The Effect of Inhomogeneity in the Combustion Chamber on the HCCI Combustion Process of DME/Air mixture

Kengo Kumano, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  36 ( 1 ) 93-98 2005.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In the HCCI Engine, inhomogeneity of fuel distribution and temperature in pre-mixture microscopically exists and has possibility to affect the ignition and the combustion process. In this study, the effect of charge inhomogeneity of fuel distribution and temperature on the HCCI combustion process was experimentally investigated by the two dimensional chemiluminescence images. First, the effect of inhomogeneity of fuel distribution in the pre-mixture was investigated in the 4-stroke optical access engine. Second, comparing the combustion of the homogeneous mixture in a rapid compression machine, which has no residual gas, and the combustion in the 4-stroke engine, the effect of the residual gas was analyzed. DME was used as the test fuel. The result showed that a time rag appears spatially in combustion on the inhomogeneous condition in the 4-stroke engine. The luminescence intensity of the combustion in the rapid compression machine has less spatial variation than that in the 4-stroke engine.

Design of the High Thermal Efficiency HCCI Engine Running on DME, - Control of Autoignition Timing and Combustion Reaction Rate and Maintenance of High Combustion Efficiency - "

Yuichiro Kojima, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  36 ( 1 ) 99-104 2005.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The past researches clarify the advantages and the disadvantages of HCCI Engine. In this paper, the conditions such as the amount of intake fuel and EGR gas, that can realize the operation, are investigated by using the past experimental data and the numerical analysis. On the basis of this, actually the engine is designed and tested. In addition, EGR gas is controlled by two ways, one is changing the exhaust tappet clearance and another is using the new cam that has two ledges in exhaust. The effect of the difference of the residual ways is investigated.

Analysis of the Effect of Charge Inhomogeneity of Fuel Distribution on the Ignition and Combustion in HCCI Engine by Chemiluminescence Measurement

熊野賢吾，山崎由大，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  ７１ ( ７０１ ) 295-302 2005.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In HCCI Engine, inhomogeneity of fuel distribution and temperature in pre-mixture microscopically exists and has possibility to affect the ignition and combustion process. In this study, the effect of charge inhomogeneity of fuel distribution on the HCCI combustion process was investigated. Pressure profiles were measured and two dimensional chemiluminescence images were captured by using a framing camera with a 4-stroke optical access engine. DME was used as the test fuel. Changing the way of mixing air and fuel in the intake manifold, inhomogeneity of fuel distribution in the pre-mixture was varied.

The Spread Situation of the LPG Large-sized Bus in the World

Ryoji Wakasa, Norimasa Iida

Journal of Society of Automotive Engineers of Japan (自動車技術会)  58 ( 11 ) 60-65 2004.11

Research paper (scientific journal), Joint Work

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日本では，LPGを燃料とする大型車両（バスやトラックなど）の実用化は不可能とされている．しかし，世界中で見てみると，LPG大型エンジンによる車両，特にバスに使用される例があることを知り，日本での導入可能性を探ることにした．その結果，世界各地でLPG大型バスの存在を確認した．今回は，そのうち，韓国の大型LPGバスを日本に導入することの可能性を調査してきた経過を踏まえ，世界のLPGバスの普及状況について報告する．

"A Study of the Combustion Completion on the 2-Stroke HCCI Engine with n-Butane/air Mixture (Investigation of the Exhaust Gas Composition and the Exhaust Mechanism) "

Yuichiro KOJIMA, Takuya TAKEI, Norimasa IIDA

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  70 ( 699 ) 2891-2898 2004.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In this study, the exhaust gas composition was clarified by using a gas chromatography, and combustion completion was considered in 2-stroke HCCI engine. In exhaust gas composition, n-Butane was high concentration as opposed to calculation results and intermediate products (CO, C2H4, C3H6, CH4, C2H6) also exhausted. Increasing maximum in-cylinder gas temperature until 1600K, combustion efficiency became higher and HC emissions became lower, but over 1600K, combustion efficiency kept constant 82±3% and HC emissions became higher again. In actual engine, it was considered that mixture near cylinder wall couldn’t be ignited because of heat loss to wall. This region was almost 0.83-1.01mm from wall by calculated from exhaust gas composition and concentration by 2 models. And the ratio of exhaust n-butane from heat loss to wall in exhaust n-butane is about 79%, from crevice is about 1%, from leak is about 20%.

Study on Auto-Ignition and Combustion Mechanism of HCCI Engine

Norimasa Iida, Yudai Yamasaki, Susumu Sato, Kengo Kumano and Yuichiro Kojima

SAE Transactions Journal of Engines (SAE)  2004-32-0095 2004.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In the HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) engine, a mixture of fuel and air is supplied to the cylinder and auto-ignition occurs resulting from compression. This method can expand the lean flammability limit, realizing smokeless combustion and also having the potential for realizing low NOx and high efficiency. The optimal ignition timing is necessary in order to keep high thermal efficiency. The Ignition in the HCCI engine largely depends on the chemical reaction between the fuel and the oxidizer. Physical methods in conventional engines cannot control it, so a chemical method is demanded. Combustion duration is maintained properly to avoid knocking. In addition, the amount of HC and CO emissions must be reduced. The objective of this study is to clarify the following through calculations with detailed chemical reactions and through experiment with the 2-stroke HCCI engine: the chemical reaction mechanism, and HC and CO emission mechanisms. Ignition and combustion mechanisms and the effect of pre-mixture heterogeneity on ignition and combustion are also clarified. This is done by using an optically accessible engine and measuring the luminescence at auto-ignition and during the combustion process.

Study on Auto-Ignition and Combustion Mechanism of HCCI Engine

Norimasa Iida, Yudai Yamasaki, Susumu Sato, Kengo Kumano and Yuichiro Kojima

SAE Transactions Journal of Engines (SAE)  SAE Technical Paper 2004-32-0095   2004-32-0095 2004.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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In the HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) engine, a mixture of fuel and air is supplied to the cylinder and auto-ignition occurs resulting from compression. This method can expand the lean flammability limit, realizing smokeless combustion and also having the potential for realizing low NOx and high efficiency. The optimal ignition timing is necessary in order to keep high thermal efficiency. The Ignition in the HCCI engine largely depends on the chemical reaction between the fuel and the oxidizer. Physical methods in conventional engines cannot control it, so a chemical method is demanded. Combustion duration is maintained properly to avoid knocking. In addition, the amount of HC and CO emissions must be reduced. The objective of this study is to clarify the following through calculations with detailed chemical reactions and through experiment with the 2-stroke HCCI engine: the chemical reaction mechanism, and HC and CO emission mechanisms. Ignition and combustion mechanisms and the effect of pre-mixture heterogeneity on ignition and combustion are also clarified. This is done by using an optically accessible engine and measuring the luminescence at auto-ignition and during the combustion process.

Auto-Ignition and Combustion Analysis of DME Air Homogeneous Charge Compression Ignition Engine by Chemiluminescence Measurement (The Influence of Charge Inhomogeneity on HCCI Combustion)

Yudai YAMASAKA, Norimasa IIDA

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  70 ( 697 ) 178-186 2004.09

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

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In HCCI engine, inhomogeneity of fuel distribution and temperature in pre-mixture has possibilities to affect ignition and combustion. An experimental study has been carried out to investigate the influence of inhomogeneity of fuel distribution on auto-ignition and combustion by using 4 stroke optical access engine. DME was used as the test fuel. Pressure profiles and two-dimensional luminescence image from chemical species have been measured and analyzed. Changing the fuel injection point and fuel injection duration in the intake chamber, inhomogenity was changed. Combustion duration in inhomogeneous condition was longer than homogeneous condition. Fluctuation of maximum pressure of cycles in inhomogeneous condition was larger than homogeneous condition. Luminescence started and stopped uniformly whole the combustion chamber in homogeneous condition, but in inhomogenous condition, luminance had variety in space and time.

Design of the High Thermal Efficiency HCCI Engine Running on DME: - Control of Autoignition Timing and Combustion Reaction Rate and Maintenance of High Combustion Efficiency -

Norimasa IIDA, Susumu SATO, Yuichiro KOJIMA and Masato IKEMOTO

日本機械学会　研究協力部会RC210　多様化する燃料と次世代動力システムの最適化に関する研究分科会　研究報告書（中間） ((社)日本機械学会)   ( 1.1 ) 11-16 2004.07

Research paper (other academic), Joint Work

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The past researches clarify the advantages and the disadvantages of HCCI Engine. In this paper, the conditions such as the amount of intake fuel and EGR gas, that can realize the operation, are investigated by using the past experimental data and the numerical analysis. On the basis of this, actually the engine is designed and tested. In addition, EGR gas is controlled by two ways, one is changing the exhaust tappet clearance and another is using the new cam that has two ledges in exhaust. The effect of the difference of the residual ways is investigated.

Experimental Study on HCCI Combustion Characteristics of n-Heptane and iso-Octane Fuel/air Mixture by the Use of a Rapid Compression Machine

Ock Taeck Lim, Naofumi Sendoh and Norimasa Iida

SAE Transactions Journal of Engines (SAE)  2004-01-1968   2004-01-1968 2004.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The purpose of this research is to get fundamental knowledge and to experimentally understand about combustion characteristics of the fuel mixture. This paper shows the Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) characteristics of a mixture of n-Heptane and iso-Octane in a rapid compression machine. The experimental matrixes cover the n-Heptane mixing ratios, r (n- Heptane) , ranging from 0 to 100vol% and the equivalence ratios ranging from 0.1 to 0.6. The experimental study on the effect of mixing fuels focuses on the low temperature oxidation reaction temperatures, T(L) , the high temperature oxidation reaction temperatures, T(H) , the low temperature oxidation reaction starting times, t(L) , the high temperature oxidation reaction starting times, t(H) , and the degeneration period.
The results show that as r (n -Heptane) decreases, t(L) and t(H) become longer and T(L) and T(H) increase by 30K. As the equivalence ratio increases, t(L) becomes longer but t(H) is not a function of equivalence ratio. Moreover, for the partial equivalence ratio of n-Heptane lower than 0.2, t(L) , t(H) , T(L) and T(H) are a function of partial equivalence ratio of n-Heptane, while for the partial equivalence ratio of n-Heptane higher than 0.2, there are no effects on any oxidation reaction.

A Study of High Combustion Efficiency and Low CO Emission in a Natural Gas HCCI Engine

Daesu Jun and Norimasa Iida

SAE Transactions Journal of Engines (SAE)  2004-01-1974   2004-01-1974 2004.06

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

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In this study, we have investigated the operation conditions to achieve high combustion efficiency and low CO emission in a four stroke HCCI engine using experimental analysis and elementary reactions calculation. It is shown that the combustion efficiency reaches higher than 90%, the CO emission can be reduced considerably when the mass averaged maximum temperature is over 1600K.

Analysis of the Effect of Charge Inhomogeneity on HCCI Combustion by chemiluminescence measurement

Kengo Kumano and Norimasa Iida

SAE Transactions Journal of Engines (SAE)  2004-01-1902   2004-01-1902 2004.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In the HCCI Engine, inhomogeneity in fuel distribution and temperature in the pre-mixture exists microscopically, and has the possibility of affecting the ignition and combustion process. In this study, the effect of charge inhomogeneity in fuel distribution on the HCCI combustion process was investigated. Two-dimensional images of the chemiluminescence were captured by using a framing camera with an optically accessible engine in order to understand the spatial distribution of the combustion. DME was used as a test fuel. By changing a device for mixing air and fuel in the intake manifold, inhomogeneity in fuel distribution in the pre-mixture was varied. The result shows that luminescence is observed in a very short time in a large part of the combustion chamber under the homogeneous condition, while luminescence appears locally with considerable time differences under the inhomogeneous condition. It is also shown that the local luminescence durations are almost the same in both conditions.

圧縮自己着火機関における予混合気の素反応数値計算

飯田訓正，佐藤進

日本機械学会　研究協力部会RC197　エンジンの燃焼モデリングに関する調査研究分科会（フェーズ2）　研究報告書 ((社)日本機械学会)     398-411 2004.06

Research paper (other academic), Joint Work

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着火および燃焼の解析では，素反応過程を考慮した数値計算は，着火燃焼過程の詳細な化学反応の進行を評価できる手法として有効である。一方，実験則を用いたLivengood-Wu Model，化学反応過程を簡略化したShell ModelやSchreiber Modelといった簡略化モデルでも着火時期の予測は可能である。簡略化モデルをマルチディメンショナルの流体モデルに結合することで，確度の高い燃焼予測計算を行うことが期待される。
そこで本研究では，まず燃料種（DME，CNG，n-Butane），当量比，圧力をパラメータとして，詳細モデルによって各温度での着火遅れを算出し，データベース化する。その上でLivengood-Wu Modelに基づく推算値と詳細モデルの予測値が一致するか否かを，次の３つのケース，１）温度がＴ１からＴ２へステップ状に変化する場合，２）温度が連続的に上昇する場合，３）温度，圧力が共に断熱的に上昇する場合について順に比較する。最終的には確度の高いLivengood-Wu Modelに基づく推算式およびデータベースを提供する。

Performance and Exhaust Emission in a Natural-Gas Fueled Homogeneous Charge Compression Ignition Engine

IIDA NORIMASA

日本機械学会論文集(B編) ((社)日本機械学会)  70 ( 694 ) 197-203 2004.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work, Accepted

The investigation of Diesel Spray Combustion in DME HCCI

IIDA NORIMASA

日本機械学会　研究協力部会RC207 ディーゼル機関のゼロエミッションと低燃費化のための燃焼物理と燃料化学に関する研究分科会，個別研究・中間成果報告 ((社)日本機械学会)   ( 2.6 ) 1-6 2004.05

Research paper (other academic), Joint Work

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HCHO、H2O2、COといった燃焼中間生成物が、噴霧燃料の着火および燃焼に及ぼす影響を調査することを目的として、急速圧縮装置（図1）を用いDME等の燃料と空気の予混合気中に噴霧燃料を高圧噴射する実験を行う。急速圧縮装置により燃料と空気の予混合気を圧縮して高温・高圧場を形成し、低温酸化反応・高温酸化反応を実現するプロセス中もしくはプロセス後に、ディーゼルノズルより噴霧を単発噴射する（図2）。雰囲気燃料としてDME、n-Heptane、iso-Octaneおよびn-Heptaneとiso-Octaneの混合燃料を用いる。噴霧燃料としてJIS2号軽油、n-Decaneおよび-Methylnaphthaleneを用いる。対象とする中間生成物はOH、H2O2、HCHO、HO2、COである。
DME、n-Heptaneおよびiso-Octaneと空気の予混合気を雰囲気とすることで、ディーゼル噴霧の化学的着火遅れ期間の長期化と、噴霧内燃料濃度の均一・希薄化を促進させることにより、NOxとすすの低減を狙う。また低温酸化反応中に生成されるHCHOやH2O2といった中間生成物はラジカル発光像を計測することで、これらの中間生成物がディーゼル燃焼に及ぼす影響を調査する。さらに、ディーゼル噴霧燃焼によるすす生成に与える影響については、高速度直接写真撮影光学系として二次元発光画像を計測しKL直を求めることで明らかにする。
初年度（平成15年度）は、0次元素反応数値計算により各雰囲気燃料を圧縮したときの中間生成物の履歴の調査を行い、急速圧縮装置を用いた実験では高速度直接写真撮影と二色法解析を行った。

使用過程車NOx・PM低減対策調査

飯田訓正，他

平成15年度環境省委託業務結果報告書 (株式会社数理計画)   2004.03

Research paper (other academic), Joint Work

ハイブリッド貨物自動車の技術動向調査報告書

飯田訓正

平成１５年度（社）全日本トラック協会委託事業 (（社）全日本トラック協会,委託先：（財）運輸低公害車普及機構)   2004.03

Research paper (other academic), Single Work

新燃料自動車の開発・導入動向及びその影響に関する調査報告書

飯田訓正，他１１名

財団法人道路経済研究所　新燃料自動車の開発・導入動向及びその影響に関する調査委員会　報告書 (国土交通省道路局，財団法人道路経済研究所)   2004.03

Research paper (other academic), Joint Work

高度な車載診断システム（OBDシステム）の技術基準策定に関する調査

飯田訓正，他１６名

独立行政法人交通安全環境研究所　高度な車戴診断システム（OBDシステム）導入検討会　報告書 (独立行政法人交通安全環境研究所)   2004.03

Research paper (other academic), Joint Work

DME燃料実用化基盤事業に関する報告書

飯田訓正，他１６名

高圧ガス保全協会，液化石油ガス研究所　DMEの安全性を確保する技術開発委員会　報告書 (高圧ガス保全協会，液化石油ガス研究所)   2004.03

Research paper (other academic), Joint Work

Analyses of Mechanisim on Roadside Pollution Caused by Exhaust Emissions from Running Vehicles: - Relation among Road Infrastructure, Traffic Conditions, Vehicle Behaviors and Roadside NOx Pollution -

Yutaka Takada, Tomio Miyazaki, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 35 ( 1 ) 115-120 2004.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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On-board measurement system that can simultaneously obtain such information as road infrastructure，traffic conditions，driver’s operations，vehicle running conditions and exhaust mass emissions， was installed into a light duty freight vehicle and one box vehicle. Mechanism of roadside pollution caused by test vehicles with and without EGR emission reduction system was analyzed by conducting actual road tests. Different types of intensive NOx pollution were observed in two test vehicles. The vehicle with EGR system showed intensive NOx pollution at vehicle acceleration, where EGR ratio is low, but it was effective to reduce NOx mass emissions at low speed running in traffic jams where EGR ratio is rather high. On the other hand, the vehicle without EGR system showed intensive NOx pollution in low speed running such as in traffic jams

Numerical Calculation with Elementary Reactions of DME/Air Mixtures in Homogeneous Charge Compression Ignition Engine

Susumu Sato, Yudai Yamasaki, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 35 ( 1 ) 77-82 2004.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine is expected as next generation engine. However, it is difficult to control auto-ignition timing and combustion duration. In this study, numerical calculations with elementary reactions were carried out in order to investigate auto-ignition and combustion completion of DME/Air mixtures in HCCI engine. As a result, it was clarified the relation of maximum temperature and combustion efficiency, and emissions. It was also clarified the factor to determinate combustion speed was mol number of fuel throwed into the combustion chamber. In addition, increase of internal EGR rate makes combustion speed be slow, but it is impossible to rise IMEP by increase of this rate.

Auto-Ignition and Combustion Analysis of DME Air Mixture in an HCCI Engine by Radical Luminescence Measurement and Numerical Calculation

Yudai Yamasaki, Shinya Takahashi, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  34 ( 4 ) 75-80 2003.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The present study focuses on clarifying the auto-ignition and combustion mechanism in HCCI engine, and acquiring the comparable results in numerical calculations with elementary reactions. Chemical luminescences from radicals were measured in single cylinder 4-stroke optical access engine with DME fuel. DME shows multistage heat release with low temperature reaction (LTR) and high temperature reaction (HTR) at compressed rapidly as same as alkanes that have over 4 carbon. DME is expected to be alternative fuel, because of low flame temperature and no soot in a reciprocating engine.
First, two dimensional chemical luminescence images were obtained by framing camera, and influences of distribution of fuel in combustion chamber was clarified. Next, by using photo multiplier, chemical luminescence intensity profiles all over the combustion chamber were measured. These data were compared with calculated mole concentration profiles and luminescence intensity profiles, and relationship between chemical luminescence and mole concentration was investigated

"Development of simultaneous on-board measurement system for vehicle running condition and actual exhaust emissions "

IIDA NORIMASA

日本機械学会論文集（Ｃ編） ((社)日本機械学会)  69 ( 686 ) 2767-2774 2003.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Actual exhaust emissions from running vehicle considerably depend on driver’s operation based on traffic conditions and road structure etc. It can result in local air pollution at roadside. It is necessary to clarify the influence on exhaust emissions by driver’s operation for analyzing of air pollution mechanism at roadside. Simultaneous on-board measurement system for vehicle running condition and actual exhaust emissions was developed to evaluate vehicle running condition and NOx emissions based on distance and time. The measurement system was installed in a freight vehicle whose payload is two tons, and actual driving test was conducted to evaluate the effectiveness of the system.

Combustion Analysis of Blend Fuel of Methane and n-Butane in an HCCI Engine using Experiment and Elementary Reactions Calculation

Daesu Jun, Kazuaki Ishii, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  34 ( 10 ) 69-74 2003.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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An investigation was made into the influences of the blend ratios of n-butane with low temperature reaction on ignition and combustion in methane/n-butane/air mixtures using elementary reactions calculation and experimental study. As a result of elementary reactions and experimental study, the following facts are made clear ; ⅰ) As the blend ratio of n-butane increases, the autoignition temperature becomes lower, the autoignition advances. These are most sensitive to the small blend ratio of n-butane, further amounts of n-butane have a comparatively smaller effect. ⅱ) The generation of O, H, OH, HO2 radicals advances with increasing the blend ratio of n-butane. This effect becomes smaller with increasing the blend ratio of n-butane. ⅲ) As the blend ratio of n-butane increases, the CO emission decreases, and the maximum cycle temperature and combustion efficiency become higher.

Analysis of Auto-Ignition and Combustion of a HCCI Engine

飯田訓正，山崎由大

日本機械学会　研究協力部会RC189　ディーゼル機関のゼロエミッション化と低燃費のための燃焼と排気制御に関する研究分科会　研究成果報告書（最終） ((社)日本機械学会)   ( 2.1 ) 45-50 2003.06

Research paper (other academic), Joint Work

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予混合圧縮自己着火機関の着火および燃焼は燃料の化学反応過程に大きく依存しており，その制御には化学反応機構の把握が必要である．従来の予混合圧縮自己着火機関に関する研究では当量比，吸気温度，機関回転速度，EGR率，圧縮比，加給圧力が着火・燃焼に与える影響が明らかにされている．これらの研究で主に解析される，燃焼室内圧力履歴，温度履歴，熱発生率履歴等は，各素反応過程で生じる熱発生を積算したものであり，詳細な化学反応過程を解析，評価するには不十分である．化学反応過程の解析には素反応過程を考慮した数値計算が行われているが，計算結果の検証には実機内での化学反応過程に立ち入った結果が必要となり，素反応計算での化学種濃度履歴とLIFによる化学種濃度履歴の比較・検証等の試みも行われている．
着火および燃焼時の化学反応の進行状況を実験的に理解する上で，化学発光を計測することは重要である．そこで，本研究では予混合圧縮自己着火機関の着火・燃焼過程の化学反応機構の解明，素反応数値計算結果との比較検証を行える結果の取得を目的に，まず素反応数値計算に発光モデルを組み込み発光強度履歴の予測を試みた．次に４ストローク単機筒可視化エンジンにジメチルエーテル（DME）空気予混合気を投入し，圧縮自己着火燃焼過程での化学発光の強度履歴を計測し，計算結果との比較を行った．また予混合気中の燃料濃度の不均質性が圧縮自己着火燃焼に及ぼす影響を二次元発光画像の計測により調査した．

Current Status and Future of New Fuels and Lubricating Oils in Asia

NORIMASA IIDA

自動車技術会 [GIAフォーラム] フォーラムテキスト ((社)自動車技術会)  20034272 2003.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work

ＤＭＥ圧縮自己着火エンジン燃焼の素反応およびラジカル発光スペクトル解析

飯田訓正，山崎由大，佐藤　進

日本機械学会　研究協力部会RC193　燃料と動力源の調和による環境負荷低減に関する研究分科会　研究報告書（最終） (（社）日本機械学会)   ( 4.2 ) 103-110 2003.05

Research paper (other academic), Joint Work

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本研究では代替燃料として注目されているジメチルエーテル（DME）を燃料として用い，HCCIエンジンを想定した素反応数値計算を行い，また予混合気中の燃料濃度の不均質性がHCCIエンジンの着火および燃焼に及ぼす影響を実験的に調査する．実験においては，４ストロークの可視化エンジンを用いて筒内圧力を計測すると同時に，二次元自発光画像の計測を行う．

ＤＭＥディーゼルエンジンの開発 （排気および燃費の達成状況） 実用化の可能性

飯田訓正

日本燃焼学会誌 (日本燃焼学会)  45 ( 132 )  2003.05

Research paper (scientific journal), Single Work

Combustion Analysis of Natural Gas / Air Mixture in an HCCI engine Using Experiment and Chemical Reactions Calculation

田大秀，石井和明，飯田訓正

日本機械学会論文集（B） ((社)日本機械学会)  69 ( 681 ) 262-269 2003.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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Homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion is regarded as next generation combustion method in terms of high thermal efficiency and low emissions. Natural gas is regarded as the most promising alternative fuel due to its clean burning and abundant supply. In this study, it was investigated characteristics of autoignition and combustion of natural gas in an HCCI engine by using chemical reactions calculation and experimental study. And also, the operation conditions to realize combustion completion in an HCCI engine were suggested. The influences of n-butane blend ratio on autioignition and combustion was clarified in methane / n-butane / air mixtures.
As a results of experiment and chemical reactions calculation, it becomes clear the following facts;
ⅰ) Autoignition temperature of natural gas is in a range of 1000 ±100K without relations of equivalence ratios, intake temperatures and intake pressures. ⅱ) To realize high thermal efficiency and low CO emissions, it is necessary to prepare operation conditions that maximum cycle temperature is over 1500K. ⅲ) As blend ratios of n-butane are increased in Methane / n-Butane / air mixtures, autoignition temperature and autoignition pressure become lower.

ディーゼル自動車の排ガス性状の現状と今後の性状改善技術

飯田訓正

ＤＭＥフォーラム利用技術分科会／平成１４年度ＤＭＥフォーラム調査研究事業 (ＤＭＥフォーラム)   2003.02

Research paper (other academic), Joint Work

Autoignition and Combustion of Natural Gas in a 4 Stroke HCCI Engine

Daesu Jun, Kazuaki Ishii and Norimasa Iida

JSME International Journal SERIES B (JSME)  46 ( 1 ) 60-67 2003.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Homogeneous charge compression ignition (HCCI) is regarded as the next generation combustion regime in terms of high thermal efficiency and low emissions. It is difficult to control autoignition timing and combustion duration because they are controlled primarily by the chemical kinetics of fuel-air mixture. In this study, it was investigated the characteristics of autoignition and combustion of natural gas in a 4 stroke HCCI engine. And also, to clarify the influence of n-butane on autoignition and combustion of natural gas, it was changed the blend ratio of n-butane from 0 mole-% to 10 mole-% in methane / n-butane / air mixtures. Autoignition strongly depends on in-cylinder gas temperature. Autoignition of natural gas occurs when in–cylinder gas temperature reaches in a range of 1000±100K under this experimental condition. To realize high thermal efficiency and low CO emissions, it is necessary to prepare operation conditions that maximum cycle temperature is over 1500K. Autoignition temperature is 25K lower by increasing n-butane blend ratio of 10%. As the blend ratio of n-butane increases, the maximum cycle temperature increases, and THC, CO emissions reduce.

Numrical Analysis of Auto-Ignition and Combustion of n-Butane and Air Mixtures in The Homogeneous Charge Compression and Ignition Engine by Using Elementary Reactions

Yudai Yamasaki and Norimasa Iida

JSME International Journal SERIES B (JSME)  46 ( 1 ) 52-59 2003.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The present study focuses on clarifying the combustion mechanism of the homogeneous-charge compression-ignition (HCCI) engine in order to control ignition and combustion as well as to reduce HC and CO emissions and to maintain high combustion efficiency by calculating the chemical kinetics of elementary reactions. For the calculations, n-butane was selected as fuel since it is a fuel with the smallest carbon number in the alkane family that shows two-stage autoignition (heat release with low- temperature reaction (LTR) and with high-temperature reaction (HTR)) similarly to higher hydrocarbons such as gasoline. The CHEMKIN code was used for the calculations assuming zero dimensions in the combustion chamber and adiabatic change. The results reveal the heat release mechanism of the LTR and HTR, the control factor of ignition timing and combustion speed, and the condition need to reduce HC and CO emissions and to maintain high combustion efficiency.

エンジン燃焼計測のフロンティア研究

飯田訓正,佐藤　進

日本機械学会誌 (日本機械学会)  105 ( 1007 ) 30-33(672-675) 2002.10

Joint Work

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本稿においては「エンジン燃焼計測のフロンティア研究」と題してエンジン燃焼計測の動向を紹介する。

Numerical Calculation of Auto-Ignition and Combustion of n-Butane and Air Mixtures in Homogeneous-Charge Compression Ignition Engine: －Control of Rapid Combustion, Maintenance of High Thermal Efficiency and/or HC and CO Reduction－

Yudai Yamasaki, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  33 ( 4 ) 69-75 2002.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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Control of rapid combustion, maintenance of high combustion efficiency and/or reduction of HC and CO emissions are problems of HCCI engines. In this study, the objectives are to clarify the control factor of combustion speed, combustion efficiency and the mechanism of HC and CO emission. This research is carried out by using n-Butane elementary reaction scheme. It has been clarified that combustion speed depends on fuel mass in the combustion chamber. And it has also been shown that in order to maintain high combustion efficiency and/or to reduce both HC and CO emissions simultaneously, it is essential that the maximum temperature in a combustion cycle is kept higher than 1500K.

慶應義塾大学システムデザイン工学科における設計・製図・もの作り教育の一事例

青山英樹,青山藤詞郎,飯田訓正,菱田公一

日本設計工学会誌 (日本設計工学会)  37 ( 8 ) 42-47(408-413) 2002.08

Joint Work

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本報では,慶應義塾大学理工学部システムデザイン工学科のカリキュラムの全体概要を述べ,その中で直接的なもの作り（設計・製図・製作・評価）カリキュラムとして組込まれているデザインリテラシー演習とシステムデザイン工学演習の教育目標や内容について説明する。

ＤＭＥ圧縮自己着火エンジン燃焼の素反応数値解析

飯田訓正，佐藤　進

日本機械学会　研究協力部会RC193　燃料と動力源の調和による環境負荷低減に関する研究分科会　研究成果報告書（中間） ((社)日本機械学会)   ( 4,2 ) 58-61 2002.07

Research paper (other academic), Joint Work

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予混合圧縮自己着火（Homogeneous-Charge Compression-Ignition，以下HCCI）エンジンは，高効率，低公害を実現できる新しい内燃機関としての可能性を持っている．(1) HCCIエンジンは火炎伝ぱ限界を超えた希薄燃焼が可能でNOXとすすの排出量が少ない，といった利点を持つ．しかしその一方で着火と燃焼は燃料の酸化反応過程に強く依存しているため，着火・燃焼期間の制御手法の確立が大きな課題と言える．また未燃HC，CO排出量の削減も課題の１つである．そこで本研究では，代替燃料として注目されているジメチルエーテル（DME）を燃料として用い，HCCIエンジンを想定した素反応数値計算を行った．そして最高到達温度と燃焼効率，各種排気特性の関係を調査し燃焼完結性について評価した．また燃焼速度の考察を行い，HCCIエンジンにおいて問題となる急速燃焼を回避する手法についても評価を行った．

予混合圧縮自己着火機関の燃焼機構解析

飯田訓正，山崎由大

日本機械学会　研究協力部会RC189　ディーゼル機関のゼロエミッション化と低燃費のための燃焼と排気制御に関する研究分科会　研究成果報告書（中間） ((社)日本機械学会)   ( 2.1 ) 33-36 2002.07

Research paper (other academic), Joint Work

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予混合圧縮自己着火機関の着火および燃焼は燃料の酸化反応に大きく依存しており，その制御には化学反応メカニズムの把握が必要である．これまでに予混合圧縮自己着火機関に関する研究では当量比，吸気温度，機関回転速度，EGR率，圧縮比，加給圧力が着火・燃焼に与える影響が明らかにされている．しかし，これらの研究は計測された燃焼室内圧力履歴をもとに温度履歴，熱発生率履歴の解析，排気成分の評価が主であり，着火・燃焼における化学反応過程を分析するには至っていない．化学的アプローチとしては素反応過程を考慮した数値計算が行われているが，計算結果を検証するためには実機内での化学反応過程を明らかにする必要がある．現在，実験と計算の比較には圧力履歴，温度履歴，熱発生率履歴を用いることが大半であるが，これらの手法はいずれも各素反応過程で生じる熱発生を積算したものであり，詳細な反応過程を解析，比較，評価するには不十分である．
そこで，本研究では予混合圧縮自己着火機関の着火・燃焼過程の化学反応機構の解明を目的に，４ストローク単機筒可視化エンジンにジメチルエーテル（DME）空気予混合気を投入し，圧縮自己着火燃焼過程での化学種自発光計測を行った．また同時に素反応数値計算に発光モデルを組み込み発光強度履歴の予測を行った．

Numerical Calculation of Auto-Ignition anf Combustion of n-Butane and Air Mixtures in a Homogeneous Charge Compression Ignition Enginee "

Yudai Yamasaki, Norimasa Iida

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  33 ( 3 ) 73-78 2002.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Auto-ignition and combustion of HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) engine depends on oxidation of pre-mixture, so it is important to understand chemical reaction mechanism of it. In this study, by calculating chemical kinetics, characteristics of auto-ignition and combustion of n-Butane (paraffin, which has low and high temperature reaction mechanism) / air mixture were investigated. First, soundness of elementally reactions to simulate auto-ignition and combustion were investigated. Next, effects of equivalence ratio, initial temperature, initial pressure, compression speed, compression ratio and initial CO2 concentration on auto-ignition were investigated. And behaviors of chemical species under auto-ignition process were clarified.

０次元モデルにおける検討 （２）n-Butane

飯田訓正，山崎由大

日本機械学会　研究協力部会RC176　エンジンの燃焼モデリングに関する調査研究分科会　研究報告書（最終） ((社)日本機械学会)     345-359 2002.05

Research paper (other academic), Joint Work

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CHEMKINおよびSENKINを用いて，断熱，０次元の仮定のもと，kojimaスキーム(反応数761，化学種数161)を用いて，圧縮自己着火機関におけるn-butane 空気予混合気の素反応数値計算を試みた。当量比，給気温度，圧力，ＥＧＲ率，回転速度，(圧縮比)等をパラメータとし，「着火時期」，「燃焼反応期間」，「低温酸化反応過程および高温酸化反応過程を含む熱発生率経過」，「反応速度のEGR希釈の依存性」，「高温酸化反応時の燃焼完結性」，「燃焼後のＨＣおよびＣＯの残量濃度」，等々の項目について解析した。これらの数値計算の予測値と単気筒ＨＣＣＩエンジンの実験結果とを比較検証し，kojimaスキームおよび「断熱０次元モデル」の推測可能性および限界について評価した。

Development of on-board system to measure running condition and actual NOx emissions from freight vehicle

Tomio Miyazaki, Yutaka Takada and Norimasa Iida

SAE World Congress & Exhibition,SAE Paper 2002-01-0613 (SAE)  SAE Paper 2002-01-0613 2002.03

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

Study on local air pollution caused by NOx from diesel freight vehicle

Yutaka Takada, Tomio Miyazaki and Norimasa Iida

SAE Transactions (SAE)  2002-01-0651 2002.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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An on-board measurement system that simultaneously measures road traffic, vehicle running conditions and exhaust emissions was installed in a diesel freight vehicle with two tons payload. Actual NOx mass emissions were compared with that measured in a typical test mode for urban cities on a chassis dynamometer. The frequency of vehicle accelerations in actual urban cities was found to exceed that of a typical test mode for urban cities on a chassis dynamometer, which resulted in increased NOx from actual running conditions compared with the typical test mode for urban cities. The dynamics of NOx emissions at an actual roadside was also analyzed. It was observed that NOx emission based on distance with an actual city route test was about two times higher than that of a free way route and a typical test mode for urban cities.

天然ガス改質舶用セラミックスエンジンの研究開発

飯田訓正

シップ・アンド・オーシャン財団 (シップ・アンド・オーシャン財団)   2001.12

Research paper (other academic), Joint Work

A Study of Diesel Spray Combustion Using a Rapid Compression Machine: -Effects of aromatics contents and 90％ distillation temperature of fuel on formation process of NO and Soot-

高橋晋也，脇本一成，飯田訓正

自動車技術会論文集 32 ( 4 ) 11-16 2001.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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An investigation was carried out which the aim of making clear the effect of fuel properties, such as aromatics contents and 90% distillation temperature, on NOx and soot formation in diesel exhaust. Fuel spray was injected into the combustion chamber through a nozzle hole. The ignition and combustion processes of diesel spray were observed with high-speed direct photography. Flame temperature and KL factor which indicates the soot concentration were analyzed with the two-color method and the rate of heat release from indicated diagrams.

A Study of Diesel Spray Combustion Using a Rapid Compression Machine: -Effects of nozzle hole diameter and EGR ratio on formation process of NO and Soot-

脇本一成，高橋晋也，飯田訓正

自動車技術会論文集 32 ( 4 ) 17-22 2001.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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To make clear the effects of diesel fuel properties, nozzle hole diameter and EGR ratio on flame temperature and soot formation (in diesel spray combustion), an investigation was made into free spray formed by a single-hole nozzle in high-pressure and high-temperature atmosphere produced by a rapid-compression machine. Diesel fuel properties were changing with aromatic ring number and T90. EGR ratio was reproduced by changing surrounding gas temperature and CO2 density. The behavior of diesel spray combustion was observed with high-speed direct photography and in-cylinder pressure measurement. KL value and flame temperature were analyzed with the two-color method.

原論文：A low Pollution Engine Solution （SCIENTIFIC AMERICAN June 2001)

S.アシュレー（SCIENTIFIC AMERICAN編集部），訳者：飯田訓正

日経サイエンス (発行：日経サイエンス社，発売：日本経済新聞社)  31 ( 9 ) 90-96 2001.09

Research paper (scientific journal), Single Work,  ISSN  0917-009X

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ガソリンエンジンよりもクリーンで，ディーゼル並みの燃焼効率を実現できる「異種交配」エンジンが，直接噴射ガソリンエンジン（ＧＤＩ）に続く「第４のエンジン」として期待を集めている。

Life Cycle Assessment on CO2 Emissions of Fuels for Next-Generation Vehicles

磯崎昭宏，飯田訓正

自動車技術会論文集 32 ( 3 ) 63-68 2001.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The amount of environmental load emissions in each stage of each vehicle, from raw materials mining and material production to disposal and recycle, is estimated on an alternative vehicle, a hybrid vehicle and a fuel cell vehicle as next-generation vehicles. So their environmental impact in their total life cycle is assessed using the concept of Life Cycle Assessment (LCA). In this study specially noticing their fuel production processes, from raw materials mining to consumption, the cutting down potential of environmental load of each next-generation vehicle

" Autoignition and Combustion of n-Butane / Air Mixtures in Homogeneous Charge Compression Ignition Engine - Effects of Internal EGR on Auto Ignition and Combustion "

酒井　学，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 067巻 ( 第659号 ) 234-240 2001.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In this study, effects of internal EGR ratio on the ignition and the combustion of homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine are investigated experimentally. At first, using single cylinder test engine, relation between exhaust valve close timing and internal EGR (Exhaust Gas Re-circulation) ratio is clarified. Effects of an internal EGR gas on autoignition timing, combustion duration and knocking limits are discussed. As a result of an experiment, it became clear the following facts ; with advancing exhaust valve close timing, ⅰ) internal EGR ratio is increasing, ⅱ) both knocking limits at high load and misfiring limits at low load are　expanding, ⅲ) ignition timing is advancing, ⅳ) combustion duration is decreasing and ⅴ) combustion efficiency is increasing.

Study of Ignition and Combustion Control of HCCI Engine: -Numerical Calculation of Auto-Ignition and Combustion with Elementary Reactions-

飯田訓正，山崎由大

日本機械学会　研究協力部会RC170　間欠燃焼の高度環境適合化とその燃焼機構解明研究分科会　研究成果報告書（最終） ((社)日本機械学会)     198-203 2001.06

Research paper (other academic), Joint Work

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化学反応論的見地からHCCIエンジンの燃焼制御の可能性について検討を行った。ｎ－ブタンの空気予混合気は圧縮自己着火過程で典型的な低温酸化反応，高温酸化反応過程を示すアルカン系で最も炭素数の少ない単体で，過去の研究により，確度の高い素反応スキームが得られている。予混合圧縮自己着火過程を代表する燃料としてｎ－ブタンを選択し，炭化水素混合気の詳細な酸化反応機構を考慮した反応速度計算を行った。
　まず，衝撃波管を想定した解析を行い，実測の着火遅れデータと比較検証し，素反応スキームの有効性，再現性について検討した。続いて，往復動型予混合圧縮自己着火機関での圧縮自己着火過程の詳細なシミュレーションを行った。その結果，小島のスキームにより，HCCI機関の予混合気の着火過程における二段の熱発生過程が表現された。低温酸化反応は当量比によらず予混合気がある一定の温度に達した時点で発生すること，低温酸化反応に伴う熱発生は主にホルムアルデヒドの酸化過程に伴うもので，その発熱量は，低温酸化時の予混合気の圧力が大きいほど大きくなることを明らかにしている。高温酸化反応の発生は，その主体により２段階に分類され，最初は低温酸化反応で生成されたホルムアルデヒド等の中間反応生成物の酸化（青炎），続いてＣＯの酸化によるＣＯ2生成およびＨＯ2とＯＨからＯ2とＨ2Ｏとの生成反応（熱炎）である。また，ＨＣＣＩエンジンにおいて，自己着火（熱炎の発生）は必ずしも燃焼反応の終結を意味しない。高温酸化反応過程において，燃焼の中間生成物の大半を最終燃焼生成物であるＨ2ＯおよびＣＯ2まで進行させるには，バルク温度を１５００Ｋ以上まで到達させることが必須である。バルクのサイクル履歴最高温度として１５００Ｋを確保することができないと，ＨＣおよびＣＯの排出が多くなり，高い燃焼効率を確保できない。

ＤＭＥ空気予混合気の圧縮自己着火過程の素反応解析

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC174　低炭素含酸素型新燃料とその高効率利用技術に関する研究分科会　研究成果報告書（最終） ((社)日本機械学会)     100-116 2001.06

Research paper (other academic), Single Work

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本研究では，DME着火の過程を詳細な素反応で記述した反応モデルをDME空気予混合気HCCIエンジンの圧縮自己着火のプロセスに適用し，DME空気予混合気の素反応数値計算を行う。
１．ショックチューブによる着火遅れの実験結果と計算結果を比較し，素反応モデルの妥当性を調査する。
２．当量比，圧縮開始温度，初期組成（EGR率），機関回転速度などの因子が低温酸化反応および高温酸化反応の発現時期，発現温度といった着火特性，熱発生率履歴，化学種モル分率履歴といった燃焼特性に与える影響を調査するとともに，HCCIエンジンの実験結果と比較検討する。

"Study on Ignition Delay and Combustion of Diesel Spray with High Pressure Fuel Injection and a Micro-Hole Nozzle Using a Rapid Compression Machine (Consideration of Non-Uniformity of Equivalence Ratio inside a Spray) "

李津夏，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 067巻 ( 第658号 ) 259-266 2001.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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This study was aimed at reducing Soot and NOx by uniform and lean distribution of fuel in diesel spray using high-pressure fuel injection and a micro-hole nozzle. But this injection system made ignition delay shorter. So that, it couldn't completely make uniform and lean distribution of fuel in diesel spray. Then, in addition to this injection system, using low cetane number of fuel, which can not easily ignited, we made ignition delay longer, and attempted to make complete uniform and lean distribution of fuel in diesel spray. The combustion event was observed by high-speed direct photography, ignition and combustion was analyzed by the combustion chamber pressure history, and KL values and a flame temperature was analyzed by the two-color method from the two-dimensional flame image.

Numerical Calculation of the Homogeneous Charge Compression Ignition Process by using an Elementary Reaction Model of Dimethyl Ether

小山　崇，茨木康充，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 067巻 ( 第657号 ) 165-171 2001.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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In this study, the numerical calculation of the Homogeneous Charge Compression Ignition (hereafter HCCI) process is carried out by using Curran et al.’s DME elementary reaction model for DME fueled HCCI engine. On condition simulating shock tube, the validity of the DME elementary reaction model is investigated. And main elementary reactions releasing heat are investigated in case of multi-stage ignition. As a result, numerical calculation using Curran et al.’s elementary reaction model can qualitatively predict the influence of equivalence ratio, temperature and pressure on the appearance timings of low temperature reaction and high temperature reaction under the pressure and the temperature in HCCI engine.

"Numerical Calculation of the Ignition and the Combustion in Homogeneous Charge Compression Ignition Engine by using an Elementary Reaction Model in case of Dimethyl Ether "

小山　崇，茨木康充，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 067巻 ( 第657号 ) 172-179 2001.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Homogeneous Charge Compression Ignition (hereafter HCCI) engine can realize low emission and high thermal efficiency. However, its ignition and combustion processes are difficult to control and thus the reaction mechanisms of auto-ignition and combustion are needed to be clarified. In this study, the numerical calculation of auto-ignition and combustion processes in HCCI engine is carried out. Curran et al.’s DME (Dimethyl Ether) elementary reaction model is used. The results of the calculations are compared with the experimental results and the validity of the elementary reaction model is investigated. And followings are investigated: the influence of equivalence ratio, intake temperature, EGR ratio and engine speed on rate of heat release, ignition timing, ignition temperature and histories of species’ mole fractions. As a result, Curran et al.’s model can qualitatively predict the influence of equivalence ratio, intake temperature on the ignition timings and the peeks of the rate of heat release.

Effects of Nozzle Diameter and EGR Ratio on the Flame Temperature and Soot Formation for Various Fuels

Danilo Nikolic, Kazunari Wakimoto, Shinya Takahashi and Norimasa Iida

SAE Transactions (SAE)  2001-01-1939 2001.05

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

Effect of Aromatics Contents and 90% Distillation Temperature of Diesel Fuels on Flame Temperature and Soot Formation

Shinya Takahashi, Kazunari Wakimoto, Danilo Nikolic and Norimasa Iida

SAE Transactions (SAE)  2001-01-1940 2001.05

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

Combustion of Diesel Spray Injected into Reacting Atmosphere of Propane-Air Homogenious Mixture

Jin-Ha Lee and Norimasa Iida

International Journal of ENGINE RESEARCH (IMechE,SAE,JSME)  2 ( 1 ) 69-80 2001.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Effects of each stage (low-temperature reaction, high-temperature reaction, and post combustion) of a homogeneous mixture (propane/air) on the ignition and combustion of a diesel spray were investigated using a rapid compression machine (RCM). The concentrations of formaldehyde (HCHO) and hydrogen peroxide (H2O2) were calculated in the low temperature reaction using CHEMKIN. The correlation between soot formation and fuel injection timing was investigated in each reaction stage of the homogeneous mixture. When diesel fuel was injected during the low temperaure reaction, soot formation was more restrained than at any other reaction stage of the homogeneous mixture.

Automotive Technology in 21th Century

Norimasa Iida, Hiroshi Okano, Hirohide Furuya, Takeshi Ishiyama, Masao Kuwabara, Makito Noguchi

Journal of Society of Automotive Engineers of Japan ((社)自動車技術会)  550 ( 1 ) 5-12 2001.01

Research paper (scientific journal), Joint Work

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２０世紀に誕生し,人類の生活向上に多大な貢献を果たした自動車は,新しい世紀「２１世紀」ではどのような進展を遂げるのであろうか。そして人類や生物,社会,地域にどのような夢や希望,活力そして楽しさを与えてくれるのであろうか。「自動車技術の２１世紀」と題し,自動車および自動車技術の明るい未来を展望すると共に,部品,販売,整備等の関連産業や運輸・交通・都市構造等のインフラへの期待と展望,並びに人類の生活様式の変貌などを座談会を行いまとめた。

社会のコンポーネントとしての次世代エンジン開発： LCAによるエンジンシステムと燃料の最適化

IIDA NORIMASA

Engine Technology (山海堂)  2 ( 6 (通巻11号) ) 6-7 2000.12

Research paper (scientific journal), Single Work

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エンジンの有害排出物低減と高効率化のみが,自動車の環境負荷低減の技術課題ではない。エンジン開発でもう一つの大切な視点が,環境インパクトの少ないエンジンシステムの構築です。エンジンの構成原材料の生産,加工,組み立て,使用,メンテナンス,廃棄およびリサイクルまで,ライフサイクルの視点から環境負荷に対する総合的な評価が必要とされている。本校では,エンジンと燃料の最適化の観点から次世代エンジン開発へのＬＣＡ手法の導入の提案を行なった。

予混合圧縮自己着火機関の燃焼の制御に関する研究 （素反応を考慮した予混合圧縮自己着火燃焼の数値シミュレーション）

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC170　間欠燃焼の高度環境適合化とその燃焼機構解明研究分科会　研究成果報告書（中間） ((社)日本機械学会)   ( 5.2 ) 153-156 2000.10

Research paper (other academic), Single Work

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本報では，n-Butane空気予混合気を計算対象とし，衝撃波管，急速圧縮装置での実験における着火遅れ，HCCI機関での熱発生率形状をもとに，予混合圧縮自己着火機関の着火および燃焼を模擬できる素反応スキームの妥当性を検討した。また，衝撃波管のようにステップ状に温度，圧力が上昇する条件での計算を行ない，当量比，温度が，予混合気の圧縮自己着火および燃焼に及ぼす影響を調査したので報告する。

"Study of Measuring Burning Velocity of Fuel-Air Mixture under Compression by Using Double Kernel Method "

山崎由大，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 066巻 ( 第649号 ) 229-236 2000.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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This study aimed at revealing the characteristics of burning velocity of fuel-air mixtures under the ambient temperature and pressure changing condition which was made by using rapid compression machine. The burning velocity was measured by a double kernel method applied to the schlieren photographs. At first, the applicability of the double kernel method was examined and verified by utilizing a proper technique to analyze the schlieren photographs. At the next stage, under a standard condition (298K, 0.10MPa), the dependence of burning velocity on the fuel type was obtained and compared with those of the other studies. Finally, the dependence of burning velocity on the ambient temperature and pressure was obtained and discussed under the condition that the ambient state was varying with time according to the flame propagation.

Improvement of Combustion in a Direct Injection Diesel Engine by Micro-hole Nozzle

村田峯啓，小堀繁治，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 066巻 ( 第647号 ) 298-304 2000.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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As a technique of the combustion improvement, we used high-pressure fuel injection and micro-hole nozzle which has orifices with a diameter smaller than 0.10mm to promote the atomization of fuel and the mixing of fuel and air. We researched the combustion and the emission of an illustrated single cylinder diesel engine with micro-hole nozzle (the minimization under the term of same injection rate) and various combustion chambers (toroidal type, shallow dish type) at a fuel injection pressure of 100MPa. And we investigated the effect of nozzle orifice diameter, stage spray injection angle, and wall impinging.

非定常噴霧内のホルムアルデヒドの２次元可視化

小酒英範, Drewes,Volker H., Catalfamo,Luca, 飯田訓正, 神本武征

日本機械学会論文集（Ｂ編） 066巻 ( 第647号 ) 291-297 2000.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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ディーゼル噴霧の着火機構の解明を目的に，着火反応中に生成されるホルムアルデヒドをレーザー誘起蛍光法により２次元可視化している．光源にはNd:YAGレーザーの第３高調波を用いている．噴霧内のホルムアルデヒドは着火反応による総発熱量が燃料の吸熱，蒸発による総吸熱量に等しくなる時期に検出され始め，高温酸化反応が始まる前までは噴霧先端領域全体に分布する．この事はディーゼル噴霧の着火過程初期においては，燃料は低温酸化機構により酸化される事を示している．高温酸化反応によるホルムアルデヒドの消失は噴霧先端領域で開始する．雰囲気温度の上昇は，ホルムアルデヒドの出現と消失時期をともに早める．

ＤＭＥ空気予混合気の圧縮自己着火過程の素反応解析

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC174　低炭素含酸素型新燃料とその高効率利用技術に関する研究分科会　研究成果報告書（中間） ((社)日本機械学会)     122-133 2000.06

Research paper (other academic), Single Work

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本研究ではDMEを燃料とした素反応数値計算により，HCCIエンジンの燃焼シミュレーションを行うことを念頭に置き，μｓオーダーで高温・高圧場が形成されるショックチューブを想定した計算を行ない，
１．ショックチューブによる着火遅れの実験結果と計算結果を比較し，素反応モデルの妥当性を調査する。
２．ステップ状に与えた温度，当量比といったパラメーター変化が低温酸化反応および高温酸化反応の発現時期，発現期間，熱発生率といった着火・燃焼特性に与える影響を調査する。
３．高温酸化反応および低温酸化反応期間の熱発生に関わる素反応を調査する。

定置型内燃機関に係る窒素酸化物低減のあり方（定置型内燃機関に係る窒素酸化物排出低減指導要綱の見直し）

飯田訓正

東京都　定置型内燃機関に関する窒素酸化物排出低減技術検討会 (東京都)   2000.06

Research paper (other academic), Joint Work

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東京都　定置型内燃機関に関する窒素酸化物排出低減技術検討会

短時間のアイドリングストップの有効性実測

飯田訓正

交通エコロジー・モビリティ財団 (交通エコロジー・モビリティ財団)   2000.03

Research paper (other academic), Joint Work

低ＮＯｘ型小規模燃焼機器普及促進調査報告書

飯田訓正

全国環境保全推進連合会 低ＮＯｘ型小規模燃焼機器普及促進調査報告書 (全国環境保全推進連合会)   2000.03

Research paper (other academic), Joint Work

舶用エンジン向け大型セラミック部品の実用化技術の研究開発報告書

飯田訓正

シップ・アンド・オーシャン財団 (シップ・アンド・オーシャン財団)   2000.03

Research paper (other academic), Joint Work

エンジン条件（噴霧，ＥＧＲ）および燃料性状（Ｔ90，芳香族）がＮＯやすすの形成過程に及ぼす影響

飯田訓正

石油産業活性化センター　ディーゼルエンジンのエンジン技術と燃料技術が排気ガスに及ぼす影響に関する委託研究報告書 (石油産業活性化センター)     67-132 2000.03

Research paper (other academic), Single Work

国際エネルギー使用合理化基盤整備事業（省エネルギー技術の普及のための調査・研究等）　18.3 低公害車の開発状況と今後の普及に係る展望

飯田訓正

新エネルギー・産業技術総合開発機構 (学校法人　慶應義塾　３Ｅ研究院プロジェクト)     549-553,825-828 2000.03

Research paper (other academic), Joint Work

自動車技術の歴史に関する調査研究報告書

飯田訓正

自動車技術史委員会 ((社)自動車技術会)   2000.03

Research paper (other academic), Joint Work

Adaptability of Alternative Fuels in 2-Stroke ATAC Engine

山岡士朗，小熊　元，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 65巻 ( 第640号 ) 284-291 1999.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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ATAC (Active Thermo-Atomosphere Combustion) is Autoignition Combustion which occurrs by diluting fresh gas with residual gas kept high temperature. In this study, a two-stroke ATAC engine test was carried out to evaluate an adaptability of alternative fuels. Gasoline, methanol, Ethanol, dimethyl ether (DME), diethyl ether (DEE) and methyl-tert-buthyl ether (MTBE) were used as the test fuels. Equivalence ratio, delivery ratio and Engine speed were used as parameters. The influence of fuel characteristics on ATAC operation region, autoignition timing, and autoignition gas temperature were investigated, the factors of autoignition combustion in ATAC engine were considered.

Diesel Spray Combustion in an Ambient Gas Containing Hydrocarbon Using a Rapid Compression Machine: - Effect of Low Temperature Reaction Processes with a Compression Ignition of Propane・Air Premixed Gas-

李　津夏，長谷川亮，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 65巻 ( 第638号 ) 273-280 1999.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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急速圧縮装置を用いて、プロパン空気の希薄予混合気を圧縮し、自着火に至る各反酸化応期、すなわち、１．低温反応開始前、２．低温反応中、３．高温反応中、４．燃焼終了後、の各時期に軽油燃料を単発噴射し、形成されるディーゼル噴霧火炎を対象に着火遅れ期間、燃焼期間、火炎温度、火炎中のすす濃度の解析を行なった。その結果、低温反応開始前および低温反応中に噴射した場合、両者の着火遅れ期間はほぼ同一となる。一方、燃焼期間は低温反応後期に噴射した場合、短縮する。火炎温度とすす濃度は、低温反応後期に噴射した場合に低下することが明らかにされた。

Auto Ignition and Combustion of n-Butane / Air Mixtures in Homogeneous Charge Compression Ignition Engine: -Effect of External EGR on Auto Ignition and Combustion-

高津戸理恵，五十嵐哲也，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 65巻 ( 第638号 ) 261-265 1999.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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To control the timing of Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI)　Engines, External and/ or Internal EGR are thought to be efficient. The effect of External EGR on auto ignition and combustion in a HCCI Engine are discussed in this paper. When External EGR is introduced, both inert gas rates and initial gas temperature increase. To clear those effects of External EGR on auto ignition combustion, experiments are carried out by heating intake gas temperature, and by adding CO2 to change inert gas rates. As a result, we observed two peaks in heat release rate on n-butane/Air mixture, which is called low and high temperature reaction. And it is cleared that in cylinder gas temperature at the timing when low temperature reaction appears is constant, but that of high temperature reaction does is not.

"Study on Premixed Combustion of Diesel Spray with High Pressure Fuel Injection and a Micro-Hole Nozzle Using a Rapid Compression Machine (Improvement of Combustion Using Low Cetane Number Fuel) "

李　津夏，秋山英之，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 65巻 ( 第638号, ) 266-272 1999.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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This study was aimed at reducing Soot and NOx by uniform and lean distribution of fuel in diesel spray using high-pressure fuel injection and a micro-hole nozzle. But this injection system made ignition delay shorter. So that, it couldn't completely make uniform and lean distribution of fuel in diesel spray. Then, in addition to this injection system, using low cetane number of fuel, which can not easily ignited, we made ignition delay longer ,and attempted to make complete uniform and lean distribution of fuel in diesel spray. The combustion event was observed by high-speed direct photography, ignition and combustion was analyzed by the combustion chamber pressure history , and KL values and flame temperatures was analyzed by the two-color method from the two dimensional flame image.

２ストローク自己着火燃焼エンジンにおける低炭素代替燃料の燃焼特性

IIDA NORIMASA

燃焼研究 ((社)日本燃焼学会)   ( 117 ) 39-52 1999.07

Research paper (scientific journal), Single Work

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２ストロークエンジンで低負荷の条件で観測される圧縮自己着火燃焼（ＡＴＡＣ）について,その燃焼機構を解説した。特に「低公害性,低燃費性」という特徴,自世代型レシプロエンジンの燃焼方式としての期待,低炭素代替燃料の適合性,今後の課題について,解説している。

Analysis of High-Pressure Fuel Injection and a Micro-Hole Nozzle Spray Combustion Using a Rapid Compression Machine, - Effect of Fuel Properties (Cetane Number)

Jin Ha Lee and Norimasa Iida

The 15th Internal Combustion Engine Symposium (International) in Seoul, 9935671 (KSME/JSME&JSAE)  JSAE- 9935671   363-367 1999.07

Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

２ストロークＡＴＡＣエンジンにおける各種低酸素代替燃料（アルカン系，アルコール系，エーテル系）の圧縮自己着火特性

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC154　低環境負荷型の新燃料とその高効率利用技術に関する研究分科会　研究成果報告書（最終） ((社)日本機械学会)     122-133 1999.06

Research paper (other academic), Single Work

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本研究では，各種低炭素代替燃焼の予混合圧縮自己着火機関への適合性を検証することを目的として，２ストロークＡＴＡＣエンジンを供試機関に用い燃焼実験を行い，燃料分子構造と着火・燃焼特性の相関について調査検討した。調査燃料には，基準燃料であるガソリンに加え，アルカン系，アルコール系，エーテル系の低炭素代替燃料計１０種を選択し，これらの燃料について性状の違いに注目しながら，ＡＴＡＣ運転領域，自己着火時期，自己着火温度および燃焼期間等を調査した。さらにアルカン系燃料のうち，同じ炭素数を持ちながらも，ＡＴＡＣが確認されるn-ブタンと，ＡＴＡＣが確認されないiso-ブタンとの，いわゆる構造異性体の着火・燃焼特性を比較，検討した。これらの燃料を混合した場合，その混合割合がＡＴＡＣの着火・燃焼特性に及ぼす影響について調査し，支配要因について考察したので報告する。

3.3.5.圧縮着火エンジンにおける超希薄予混合気の着火および燃焼に関する研究

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC151　来世紀対応型非定常燃焼機構の解明とその応用研究分科会　研究成果報告書（最終） ((社)日本機械学会)   ( ３・３・５ ) 134-141 1999.05

Research paper (other academic), Single Work

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Auto Ignition, which is observed in Homogeneous and Premixed Charge Compression Ignition engine, expand the lean flammability limit of engine operation and realize stable ignition and combustion at a range of ultra-lean conditions, where NOx emissions are reduced. In this study, we made a basic research on mechanism of Auto Ignition and Combustion with various premixed gas temperatures and compression speed on n-butane fuel and dimethyl ether (DME). And we observed singularity phenomena appearing in Auto Ignition at low temperature of n-butane / air mixture using Homogeneous Charge Compression Ignition Engine

低公害・代替燃料自動車の普及・促進のための調査研究報告書　地域内物流共同輸配送への低公害車導入促進事業

飯田訓正

運輸低公害車普及機構 ((財)物流技術センター　運輸低公害車普及機構)   1999.03

Research paper (other academic), Joint Work

自動車用メタノール燃料の利用に関するフィージビリティ調査（自動車用燃料電池技術の現状・動向調査）

飯田訓正

石油産業活性化センター 自動車用メタノール燃料の利用に関するフィージビリティ調査 (石油産業活性化センター)   1999.03

Research paper (other academic), Joint Work

運送事業用トラックの低公害性及び実用性に関する調査研究報告書

飯田訓正

運輸低公害車普及機構 ((財)物流技術センター　運輸低公害車普及機構)   1999.03

Research paper (other academic), Joint Work

狙うは究極のエンジン

IIDA NORIMASA

塾 (慶應義塾)  37 ( 2-219 ) 17 1999

Research paper (bulletin of university, research institution), Single Work

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半学半教と題するコラム記事として研究室の学生との研究交流について紹介した

Study of Diesel Spray Combustion and Ignition using High-Pressure Fuel Injection and a Micro-Hole Nozzle with a Rapid Compression Machine: - Improvement of Combustion using Low Cetane Number Fuel -

Hideyuki Akiyama, Hidehiro Nishimura, Yasumitsu Ibaraki and Norimasa Iida

JSAE Review (JSAE)  19 ( 4 ) 319-327 1998.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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This study aimed to reduce NOx and soot by creating a more homogeneous lean fuel distribution in a diesel spray using high-pressure fuel injection and a micro-hole nozzle. However, this injection system shortened the ignition delay, but a homogeneous lean fuel distribution in the diesel spray was not achieved. Using a lower Cetane number fuel, the resulting longer ignition delay made a uniform, lean fuel distribution in the diesel spray possible, with this injection system.

低炭素代替燃料（アルカン系、アルコール系、エーテル系）のＨＣＣＩ及びＡＴＡＣエンジンへの適合性

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC154　低環境負荷型の新燃料とその高効率利用技術に関する研究分科会　研究成果報告書（中間） ((社)日本機械学会)     12-21 1998.10

Research paper (other academic), Single Work

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本研究では予混合圧縮自己着火エンジンにおける希薄燃焼時の自己着火および燃焼時期の特性に関する基礎的知見を得るために，２ストロークＡＴＡＣエンジンおよび４ストロークＨＣＣＩ(Homogeneous Charge Compression Ignition)エンジンを対象にした実験的研究ならびに素反応過程を考慮したシミュレーションによって調査を行なう。燃料としては以下に示す低炭素代替燃料を選択し，これらについて分子構造に着目し，自己着火時期，燃焼期間，自己着火圧力，自己着火温度との相関を調査する．併せて燃料の熱分解過程および初期の初期の素反応過程との相関については，シミュレーションによる検証を試みる．

Life cycle assessment of CO2 emission of next generation vehicles: : -Feasibility study of alternative fuel vehicles and electric vehicles-

羽二生倫之，飯田訓正

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  29 ( 4 ) 65-70 1998.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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To show environmental assessment of introduction of alternative fuel vehicles is important information to formulate the future vehicle policy. Life cycle assessment (LCA) is put forward to simulate such potential, allows us to state the reduction environmental impacts of alternative fuel vehicles on their total life cycle. The purposes of this study are the following two. The first is assessment and analysis of the life cycle CO2 emission for alternative fuel / power vehicles, such as alternative fuel vehicles (LNG, Methanol, DME from LNG, DME from Biomass), electric vehicles (EV) and series-hybrid electric vehicles (HEV). The second is to show the improvement of vehicle’s specification to lower the emission level than those of the present vehicles.

A Study of Ignition and Combustion on Ultra-lean Premixtures in Homogeneous Charge Compression Ignition Engine

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC151　来世紀対応型非定常燃焼機構の解明とその応用研究分科会研究成果報告書　（中間） ((社)日本機械学会)   1998.07

Research paper (other academic), Single Work

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予混合圧縮着火機関は、燃料と空気の拡散を高めた均一な混合気を燃焼させることにより、ディーゼル機関において問題となっているNOｘとすすの同時低減が可能なことが報告されている。しかし、自着火現象に機関運転を頼っていることから着火およびその燃焼制御が課題の１つとなっている。
そこで、本研究では予混合気の着火および燃焼に関する基礎的知見を得ることを目的とし、以下に示す3項目について調査したので報告する。
１） 予混合圧縮着火機関において外部EGRが着火および燃焼に与える影響
２） 素反応を考慮したシミュレーションによる圧縮速度が低温酸化反応および高温酸化反応に及ぼす影響
３） ２ストロークATACエンジンにおける代替燃料適合性

Measurement of radical luminescence image of combustion in an ATAC engine

朴 容培，小熊 元，上田浩矢，飯田訓正

自動車技術会論文集 29 ( 3 ) 37-42 1998.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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２ストロークＡＴＡＣエンジンを対象にＡＴＡＣとＳＩ燃焼機構を解明するため、火炎中に存在するＯＨ、ＣＨ、Ｃ2ラジカルから発光するバンドスペクトル画像の計測を行ない、燃料にガソリンとメタノールを用いた場合について検討した。ラジカル発光強度と熱発生率の時間履歴を比較し、その相関性について考察した。

レーザ誘起蛍光法による気体噴流濃度分布計測

上田浩矢，安藤哲人，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 64巻 ( 第621号 ) 261-268 1998.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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レーザ誘起蛍光法を用いて間欠気体噴流の瞬時断面濃度分布を計測する手法の確立を目的とし，噴射気体に蛍光物質としてよう素を混入し，励起光としてＮｄ：Ｙａｇレーザの第２高調波を用いた。蛍光強度分布から噴流の濃度分布を定量化する際の誤差因子について実験的検討を試みた。観測される蛍光強度に影響を与える要因となる，蛍光物質と共に存在する共存ガスの種類，温度，励起光および蛍光の蛍光物質による吸収の影響について検討を行なった。また，励起光の減衰に対する補正方法を提示した。さらに常温の静止大気中に噴射した間欠気体噴流の瞬時断面蛍光強度分布を計測し，画像処理を行なう事により噴流の瞬時断面濃度分布を求めた。

２ストロークＡＴＡＣエンジンにおける代替燃料の希薄燃焼適合性： －ＤＭＥ、メタノール、エタノール、メタン、プロパンの比較－

小熊　元，市倉敬義，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 64巻 ( 第621号 ) 269-275 1998.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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予混合圧縮自己着火燃焼をエンジンに導入するには、広い範囲の運転条件において自己着火時期および燃焼期間の制御方法を確立することが課題であり、燃料の自己着火特性に関する知見を把握する必要がある。本研究では圧縮自己着火エンジンに於ける代替燃料の着火および燃焼の挙動に関する知見を得るため、２ストロークＡＴＡＣエンジンを対象に、単組成燃料であるＤＭＥ、メタノール、エタノール、メタン、プロパンを用いガソリン燃料との比較試験を行なった。含酸素燃料はガソリンに比べＡＴＡＣ運転領域が希薄域に拡大すること、予混合気の自己着火温度は燃料の種類により一義的に定まり、当量比依存性は小さい、等の知見を得た。

燃料・潤滑油品質が自動車排出ガスに及ぼす影響に関する調査研究報告書

飯田訓正，他

環境庁依託調査／日本自動車輸送技術協会 ((財)日本自動車輸送技術協会)   1998.03

Research paper (other academic), Single Work

地域内物流共同輸配送への低公害車導入促進調査委員会報告（中間報告）

飯田訓正，他

地域内物流共同輸配送への低公害車導入促進事業　中間報告書Ⅱ ((財)物流技術センター　運輸低公害車普及機構)   1998.03

Research paper (other academic), Joint Work

リーンバーンエンジン車の開発に関する技術調査報告書

飯田訓正，他

平成８年度エネルギ利用合理化システム開発調査 ((財)エルピーガス振興センター)   1998.03

Research paper (other academic), Joint Work

"Study of Diesel Spray Combustion and Ignition using High-Pressure Fuel Injection and a Micro-Hole Nozzle with a Rapid Compression Machine (Improvement of Combustion Using Low Cetane Number Fuel) "

秋山英之，西村英浩，茨木康充，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 64巻 ( 第618号 ) 287-294 1998.02

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

This study aimed to reduce NO and soot by uniform, lean distribution of fuel in diesel spray using high-pressure fuel injection and a micro-hole nozzle. However, this injection system made the ignition delay shortert, and uniform, lean distribution of fuel in the diesel spray was not achieved. With lower cetane number of fuel, longer ignition delay made uniform, lean distribution of fuel in the diesel spray possible with this injection system. The combustion event was observed by high-speed direct photography, ignition and combustion were analyzed by the combustion chamber pressure history, and KL values and flame temperatures were analyzed by the two-color method from the two dimensional flame image.

セラミック燃焼室壁面への瞬時熱流束計測用薄膜形熱電対の開発

榎本良輝，石井　敦，永野　洋，飯田訓正，木村修二

日本機械学会論文集（Ｂ編） 64 ( 618 ) 264-271 1998.02

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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熱電対材料および耐熱接着剤による熱接点温度への影響を極力低減し，セラミック燃焼室壁面の瞬時熱流束を精度良く計測できる薄膜形熱電対の開発を試みた。それは母材中心より離れた位置に熱電対素線導出部を設置し，母材頂面中心に熱接点を形成する対線構造の薄膜形熱電対である。そのモデルについて有限要素法を用いて数値解析し，熱電対素線および耐熱接着剤の測定面への影響を検討した結果，精度の良い測定ができることを確認した。試作した熱電対を，実機関に試用し，燃焼運転時の瞬時熱流束計測を行なった結果，十分な信頼性と耐久性を確認することができた。

"Auto Ignition and Combustion with DME and n-Butane / Air Mixtures in Homogeneous Charge Compression Ignition Engine "

五十嵐哲也，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 64巻 ( 第618号 ) 279-286 1998.02

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

Auto Ignition, which is observed in Homogeneous and Premixed Charge Compression Ignition engine, expand the lean flammability limit of engine operation and realize stable ignition and combustion at a range of ultra-lean conditions, where NOx emissions are reduced. In this study, we made a basic research on mechanism of Auto Ignition and Combustion with various premixed gas temperatures and compression speed on n-butane fuel and dimethyl ether (DME). And we observed singularity phenomena appearing in Auto Ignition at low temperature of n-butane / air mixture using Homogeneous Charge Compression Ignition Engine.

小田原市低公害車普及促進計画

飯田訓正，他

小田原市低公害車普及促進研究会 (小田原市)   1998.01

Research paper (other academic), Joint Work

急速圧縮装置を用いた炭化水素を含む雰囲気中におけるディーゼル噴霧の着火および燃焼に関する研究：（副題：雰囲気がプロパン空気の希薄予混合気の場合）

長谷川亮，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） 63巻 ( 第615号 ) 285-292 1997.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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プロパン空気の圧縮自着火および燃焼過程は低温反応、高温反応の２段階を経て進行することが知られている。本研究では、急速圧縮装置を用いてプロパン空気の希薄予混合気を圧縮し、プロパン空気の予混合気の圧縮自着火過程における、低温反応開始前、低温反応開始後から高温反応開始前、高温反応開始から燃焼終了前、燃焼終了後の各時期に、軽油を燃料とするディーゼル噴霧の単発噴射を行なった。各反応期に噴射形成されるディーゼル噴霧を対象に着火および燃焼の過程、火炎中のすすの生成、消滅の過程、火炎温度履歴の差異について明らかにした。

自動車技術この１０年　サポート技術・概説

IIDA NORIMASA

Journal of Society of Automotive Engineers of Japan ((社)自動車技術会)  51 ( 10 ) 185-186 1997.10

Research paper (scientific journal), Single Work

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「自動車技術この１０年」とするテーマで,自動車用材料,燃料・潤滑油,エレクトロニクス,各技術の進展をレビューした。

Self-ignition and Combustion Stability in a Methanol Fueled Low Heat Rejection Ceramic ATAC Engine: -Analysis of Cyclic Variation at Elevated Wall Temperatures and Lean Burn Operation-

飯田訓正，市倉敬義，加瀬和史 (慶応義塾大学)，榎本良輝 (武蔵工業大学)

日本機械学会論文集（Ｂ編） 63巻 ( 第614号 ) 269-276 1997.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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ATAC (Active Thermo-Atmosphere Combustion) is stable at its lean limit because it is bulk-like and non-propagating in nature and is initiated by self-ignition. A Low Heat Rejection Methanol-fueled engine was used to investigate the influence of leaning the fuel-air ratio and increasing the combustion chamber wall temperature on cyclic variation of ATAC ignition and combustion. The cyclic variation of self-ignition timing was analyzed, from which correlations between self-ignition timing and combustion duration, self-ignition timing and total heat release, and combustion duration and total heat release were obtained.

ＡＴＡＣエンジンにおけるガソリン、メタノール、メタン燃料の希薄燃焼適合性

小熊元，市倉敬義，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） (日本機械学会論文集（Ｂ編）)  63巻 ( 第613号 ) 248-255 1997.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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予混合圧縮自己着火燃焼をエンジンに導入するためには、広い範囲の運転条件への対応が課題であり、自己着火の燃焼時期を制御する必要がある。本研究では、希薄予混合圧縮自己着火燃焼に関する基礎的知見を得るために、ＡＴＡＣエンジンを対象に、ガソリン、メタノール、メタンについて燃焼実験を行なった。メタノールはガソリンに比較してＡＴＡＣ運転領域が希薄および高負荷側に拡大し、メタンはＡＴＡＣ運転は不可能であった。ＡＴＡＣの自己着火は、予混合気の断熱圧縮により各燃料に固有の温度に達したクランク角で生じる。ＡＴＡＣ自己着火温度の当量比依存性および圧縮速度依存性は小さいことが明らかにされた。

セラミックス遮熱形メタノールＡＴＡＣエンジンの自己着火および燃焼安定性： －壁面の高温化と希薄燃焼時のサイクル変動解析－

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC138　低酸素燃料の高効率・環境保全コンカレント技術に関する研究分科会　研究成果報告書（最終） ((社)日本機械学会)     8-16 1997.07

Research paper (other academic), Single Work

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バルク燃焼方式のエンジンの場合，希薄時の未燃炭化水素の排出が問題となる。この問題を解決する手段として燃焼室壁面の高温化が有効である(11)。壁面の高温化は，壁面近傍の消炎層の厚みを減少させ，この領域で生成される未燃炭化水素の排出に対し高い抑制効果があることが報告されている(7)。しかし，過度の高温化は，消炎距離の短縮ないしは崩壊で，壁面における瞬時熱流束が増加し(11)，熱損失が増加することが予想される。また，熱面着火を引き起こしてしまう。壁面の高温化が壁面での熱損失および着火，燃焼に与える影響を調査し，最適条件を把握する必要がある。
　そこで本研究では，２ストロークメタノールＡＴＡＣエンジンを対象として，燃焼室構成部品の一つであるシリンダヘッドにセラミックス（窒化けい素）を用い壁面を遮熱高温化した場合と，純正のアルミニウム合金を用い冷却低温化した場合について，比較実験を行なった。機関回転速度一定の下，当量比，平均有効圧をパラメータとして機関を運転し，予混合気の希薄化および燃焼室壁面の高温化が，ＡＴＡＣ運転時の自己着火時期，燃焼期間，燃焼量および壁面における瞬時熱流束等のサイクル変動に与える影響について検討した。さらに，着火と燃焼の相関についても検討した。

Self-ignition and combustion stability in a methanol fueled low heat rejection ceramic ATAC engine: -analysis of cyclic variation at high wall temperatures and lean burn operation-

Norimasa Iida, Takahiro Ichikura, Kazufumi Kase and Yoshiteru Enomoto

JSAE Review (JSAE)  Vol.18 ( No.3 ) 233-240 1997.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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ATAC (Active Thermo-Atmosphere Combustion) is stable at its lean limit because it is bulk-like and non-propagating in nature and is initiated by self-ignition. A Low Heat Rejection Methanol-fueled engine was used to investigate the influence of leaning the fuel-air ratio and increasing the combustion chamber wall temperature on cyclic variation of ATAC ignition and combustion. The cyclic variation of self-ignition timing, combustion duration, total heat release, and instantaneous wall heat flux was analyzed, from which correlations between self-ignition timing and combustion duration, self-ignition timing and total heat release, and combustion duration and total heat release were obtained.

２ストロークＡＴＡＣエンジンにおける各種代替燃料の希薄燃焼適合性

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC138　低炭素燃料の高効率・環境保全コンカレント技術に関する研究分科会　研究成果報告書 （最終） ((社)日本機械学会)     17-25 1997.07

Research paper (other academic), Single Work

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２ストロークＳＩエンジンでは，高速低負荷運転時に内部ＥＧＲの条件により圧縮自己着火燃焼が起こることが知られている。大西ら(1)はこの燃焼形態をＡＴＡＣ(Active Thermo-Atmosphere Combustion)と呼び，低負荷域においてサイクル変動の少ない安定した機関運転が可能であると報告している。ＡＴＡＣは燃焼室内のラジカル発光像(10)(11)および発光スペクトル(12)の解析により，多点自己着火によるバルク燃焼であることが確認されている(10)。また，燃料にメタノールを用いるとＡＴＡＣ運転領域が拡大することが知られており，セタン価が低いという理由から従来方式のエンジンには適用が困難とされてきた代替燃料を有効に利用し得るエンジンとして注目されている。しかしＡＴＡＣは燃焼時期が制御されておらず，負荷および機関回転速度の限られた範囲の運転条件の下でしか実現していない。予混合圧縮自己着火燃焼をエンジンに導入するには，負荷および機関回転速度の広い範囲の運転条件において自己着火の燃焼時期の制御方法を確立することが課題となり，代替燃料の自己着火特性に関する知見を持つ必要がある。
　本研究では圧縮自己着火エンジンにおける，代替燃料の希薄域での自己着火および燃焼の挙動に関する基礎的知見を得るため，２ストロークＡＴＡＣエンジンを対象に実機試験を行った。代替燃料にアルコール系のメタノールおよびエタノール，エーテル系のジメチルエーテル（以後ＤＭＥ），アルカン系のメタンおよびプロパンの５種を取り上げ，燃料の組成およびセタン価に注目し，自己着火時期，燃焼期間，自己着火温度を調査したので報告する。

急速圧縮装置を用いた炭化水素を含む雰囲気中におけるディーゼル噴霧の着火および燃焼に関する研究（副題：雰囲気がメタン・空気の希薄予混合気の場合）

飯田訓正，中村光範，大橋秀樹

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  63巻 ( 第609号 ) 1854-1861 1997.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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超希薄予混合気を断熱圧縮し、その後ディーゼル噴霧火炎により着火燃焼させるという新しい燃焼形態のエンジンを想定し、急速圧縮燃焼装置をもちいて、メタンおよびプロパンを含む高温高圧の雰囲気中における、ディーゼル噴霧の着火と燃焼の機構および火炎中のすす生成・消滅の挙動について実験的に調査した。雰囲気を希薄予混合気とすると、空気の場合に比べて、噴霧の着火遅れは増加し、着火位置は噴霧の下流方向および噴霧軸の外周側へ移動する。噴霧の燃焼は長期化するが、輝炎の存在期間は変化しない。噴霧の火炎温度は低下し、火炎中のすす濃度が減少することを明らかにした。

超希薄予混合気を雰囲気とする場合のディーゼル噴霧の着火、燃焼過程に関する研究

飯田訓正，米谷宏明

日本機械学会　研究協力部会RC133　ディーゼル筒内に於ける地球温暖・大気汚染化物質の同時低減の燃焼研究とその可能限界に関する技術予測研究分科会する研究分科会　研究成果報告書 ((社)日本機械学会)     130-137 1997.04

Research paper (other academic), Single Work

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プロパン空気の均一予混合気を吸入，圧縮行程中に形成し，通常のディーゼル機関と同様の時期に軽油を噴射する方式がＲＣＭを用いて検討された。均一予混合気の低温反応開始前にディーゼル噴射が行なわれれば，噴霧燃焼時の火炎温度の低下にともなうＮＯの低減，すす生成の抑制効果が有ることが確認された。

リーンバーンエンジン車の開発に関する技術調査報告書

飯田訓正，他

平成８年度エネルギ利用合理化システム開発調査 ((財)エルピーガス振興センター)   1997.03

Research paper (other academic), Joint Work

地域内物流共同輸配送への低公害車導入促進調査委員会報告（中間報告）

飯田訓正，他

低公害車・代替燃料自動車の普及促進のための調査研究報告書／第3編 ((財)物流技術センター　運輸低公害車普及機構)   1997.03

Research paper (other academic), Joint Work

Soot Formation and Oxidation in Diesel Combustion Processes and Characteristics of Particulate Emissions from Diesel Engines

Norimasa Iida

エアロゾル研究 12 ( 3 ) 183-188 1997

Research paper (scientific journal), Single Work

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大気環境上での大きな問題は,自動車等のエンジンからのすす排出である。燃焼の化学反応機構やすす生成の初期過程がかなりの程度解明されてはきたが,実際のディーゼル機関のような高圧下でのすす生成は現象自体も必ずしも明らかではない。また,すすとＮＯｘの抑制はトレードオフの関係にあるといわれ,その両者の排出を抑えることは困難な点が多い。本解説では,これらの科学,工学上の問題と環境影響への側面を論じた。ノズルから噴射の違いが,すすの発生に大きく影響することなどが示されている。

米国における高効率エンジンと構造用セラミックス材料の開発に関する調査研究報告書

飯田訓正，他１０名

日本ガス協会 ((社)日本ガス協会)   1996.12

Research paper (other academic), Joint Work

Analysis of radical luminescence images under ATAC operation of a methanol-fueled two-stroke engine

飯田訓正，伊藤一敏，木戸口和浩，吉田行輝，高瀬繁寿

自動車技術会論文集 27 ( 4 ) 9-14 1996.10

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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ＡＴＡＣ運転時の希薄燃焼限界を調査するため，セラミックス遮熱型メタノールＡＴＡＣエンジンを供試機関とし，機関回転速度一定の条件で，当量比，負荷をパラメータとして筒内圧力，各排出物質の体積濃度を測定した。熱発生率から自己着火時刻，燃焼期間を定義し，筒内最高圧力，自己着火時刻および燃焼終了時刻のサイクル変動を統計的に解析し，当量比がＡＴＡＣ運転時の燃焼変動へ及ぼす影響について検討した。また，ＡＴＡＣ運転時の燃焼機構を解明する

急速圧縮装置を用いた微細孔高圧ディーゼル噴霧の燃焼過程に関する研究

飯田訓正，西村英浩，小辻敏伸，吉田行輝，細沼伸司

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  62巻 ( 第598号 ) 2513-2520 1996.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

すすとＮＯｘの排出の低減に対し、高圧燃料噴射にマイクロホールを組合せることを提案、これにより噴霧内の燃料濃度分布を均一化、希薄化させ、すすの酸化を促進させ、さらに均一で希薄な燃焼による火炎温度の低温化からＮＯ生成の低減を目指したものである。実験は前述のねらいを踏まえ、燃料噴射圧、噴口径をパラメータとして、急速圧縮装置で実現されたディーゼル噴霧火炎を対象に、噴射圧の高圧化および噴口径の微細化が着火および燃焼に及ぼす影響、二色法による火炎温度、ＫＬ値の解析および火炎発光、特に特定波長域にバンドスペクトルを持つラジカル発光を計測し、すすとＮＯｘの同時低減の可能性を調査した。

急速圧縮装置を用いた希薄予混合気中におけるディーゼル噴霧の着火、燃焼過程に関する研究

飯田訓正，米谷宏明

日本機械学会　研究協力部会RC133　ディーゼル筒内に於ける地球温暖・大気汚染化物質の同時低減の燃焼研究とその可能限界に関する技術予測研究分科会する研究分科会　研究成果報告書（中間） ((社)日本機械学会)     118-125 1996.04

Research paper (other academic), Joint Work

　View Summary

均一予混合気を吸入，圧縮行程中に形成し，通常のディーゼル機関と同様の時期に軽油を噴射する方式がＲＣＭを用いて検討された。メタン空気の均一予混合気中にディーゼル噴霧を噴射し，燃焼させると噴霧火炎温度の低下が低下しＮＯの低減が期待されること，火炎中のすす生成が抑制されることが確認された。

リーンバーンエンジン車の開発に関する技術調査報告書

飯田訓正，他

通商産業省　資源エネルギ庁 ((財)エルピーガス振興センター)   1996.03

Research paper (other academic), Joint Work

H7年度ファインセラミックスのガスエンジンへの適用に関する調査研究

飯田訓正，他

日本ファインセラミックス協会 ((社)日本ファインセラミックス協会)     69-80 1996.03

Research paper (scientific journal), Joint Work

低公害車の長期普及に伴うトラック事業者への影響調査報告書

飯田訓正，他１０名

全日本トラック協会　低公害車の長期普及影響調査委員会 ((社)日本トラック協会)   1996.03

Research paper (other academic), Joint Work

Combustion and Emissions of Low Heat Rejection Ceramic Methanol ATAC Engines

Norimasa IIDA, Shinji HOSONUMA, Ken'ichi YOSHIMURA, Sigehisa TAKASE and Yasuhiro FUJIWARA

JSME International Journal ((社)日本機械学会)  39 ( 1 ) 176-184 1996.02

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

When methanol is used as fuel, a hazardous unburned methanol, aldehyde, is exhausted. To solve this, a low heat rejection engine with an ATAC (active thermo-atmosphere combustion) system was adopted. By using a ceramic combustion chamber, the surface temperature of the combustion chamber is kept at high temperatures of 200 to 250 K. The characteristics of the combustion process and emissions from the ceramic methanol-fueled ATAC engine are examined. widening of the ATAC operation region with the use of methanol, and reduction of Formaldehyde emission due to the adoption of the ceramic combustion chamber are achieved experimentally. When the temperature of the combustion chamber wall becomes high, the thermal efficiency is reduced because the ignition timing is too early in ATAC operation. Supplying a lean fuel mixture to the engine yields a good result in both exhaust emissions and fuel consumption.

未規制自動車からの排出実態調査

飯田訓正，他

環境庁未規制自動車からの排出実態調査検討会 (環境庁)   1995.10

Research paper (other academic), Joint Work

機械工学年鑑(1994年)エンジンシステム 12.温度,濃度の測定

飯田訓正

日本機械学会論文集 61 ( 588B ) 27-27 1995.08

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work

Flame Temperature and Ambient Gas Composition Effects on Soot Formation and Oxidation in Flame: (Observation of Diesel Spray Combustion using a Rapid Compression Machine)

Norimasa IIDA, Kei WATANABE and Hideki OHASHI

JSME International Journal ((社)日本機械学会)  38 ( 3 ) 475-482 1995.08

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

A single-action rapid compression machine was developed to observe soot formation and oxidation processes in a diesel spray flame. The two-color method was applied to analyze the flame temperature and KL factor from the flame image taken by a high-speed camera. Variation in the surrounding gas-oxygen concentration was achieved by adding differing quantities of pure oxygen, nitrogen, carbon dioxide and argon gases when charging air, ranging from 17 to 25 vo1% of oxygen concentration, to examine the effect of flame temperature. The initial gas temperature has a great effect not only on ignition delay but also on soot formation speed. Higher oxygen concentration resulted in higher flame temperature and faster soot oxidation speed in the flame. Carbon dioxide has a soot-reduction effect in spite of its lower flame temperature.

セラミックス遮熱形メタノール高温燃焼エンジンの可能性－燃焼室壁面温度の高温化が燃焼・排気特性および瞬時熱流束に及ぼす影響－

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC122　環境調和型石油・石油代替燃料とそのカスケード的利用技術に関する研究分科会　研究成果報告書 ((社)日本機械学会)     51-70 1995.05

Research paper (other academic), Single Work

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セラミックス遮熱型メタノールエンジンを対象に燃焼室壁面温度の高温化が燃焼および排気の特性に及ぼす影響を調査した。また燃焼室壁面に於ける瞬時熱流束測定を行ない，燃焼室壁面温度を高くすると熱流束のピーク値および振幅が増大し，作動ガスから壁面への熱の伝達量のみならず壁面から作動ガスへの熱の伝達量も共に増加する減少を見いだした。

Study of methanol fueled low heat rejection type ATAC engine with ceramics: - The influence of high temperature combustion chamber on combustion and emissions, and instantaneous heat flux

高瀬繁寿，榎本良輝，飯田訓正

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)  26 ( 2 ) 28-33 1995.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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セラミックス遮熱形２ストロークエンジンは，高温燃焼ガスからの熱損失の低減し，排気エネルギの回収し，大幅な熱効率の向上を目指すものである。本研究では燃焼壁の高温化に伴う，燃焼室壁面における瞬時熱流束の測定を試みた。

ファインセラミックスのガスエンジンへの適用に関する調査研究

飯田訓正，他

日本ファインセラミックス協会 ((社)日本ファインセラミックス協会)     84-148 1995.03

Research paper (other academic), Joint Work

マイクロホールノズルを用いた予混合燃焼式ディーゼル機関の試作

神本武征，池上　詢，飯田訓正，河村英男

平成６年度科学研究費補助金（試験研究Ｂ（１））研究成果報告書    25-41 1995.03

Research paper (other academic), Joint Work

ディーゼルエンジンのＮＯｘ発生機構に関する調査報告書

飯田訓正，他

陸用内燃機関協会 (陸用内燃機関協会)     58-72 1995.03

Research paper (other academic), Joint Work

機械工学年鑑 (1994年)　エンジンシステム 12.温度,濃度の測定

IIDA NORIMASA

日本機械学会誌 ((社)日本機械学会)  61 ( 588-B ) 27 1994.08

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work

急速圧縮装置によるディーゼル噴霧の高温燃焼と火炎中のすす生成・消滅に関する研究

飯田訓正，大橋秀樹

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  60巻 ( 第575号 ) 2599-2606 1994.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

急速圧縮装置により高温・高圧の雰囲気を作り，そこに実現した噴霧火炎を対象に雰囲気のガス組成（酸素，窒素，二酸化炭素），雰囲気の温度，火炎の温度について系統的な比較実験を行なった。本報では特に高温燃焼時の燃焼過程とすすの生成・酸化，消滅過程に及ぼす影響について検討している。,急速圧縮装置により高温・高圧の雰囲気を作り，そこに実現した噴霧火炎を対象に雰囲気のガス組成（酸素，窒素，二酸化炭素），雰囲気の温度，火炎の温度について系統的な比較実験を行なった。本報では特に高温燃焼時の燃焼過程とすすの生成・酸化，消滅過程に及ぼす影響について検討している。

家庭生活におけるエネルギーの有効利用に関する調査報告：－ライフサイクルエネルギーの視点から－

飯田訓正

科学技術庁資源調査会報告118号 (科学技術庁資源調査会)   ( 第118号 )  1994.06

Research paper (other academic), Joint Work

セラミックス遮熱形エンジンにおけるメタノール燃料の高温燃焼の可能性

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC122　環境調和型石油・石油代替燃料とそのカスケード的利用技術に関する研究分科会　研究成果報告書（中間） ((社)日本機械学会)     57-64 1994.05

Research paper (other academic), Single Work

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セラミックス遮熱形エンジンは，高温燃焼ガスからの熱損失の低減と排気エネルギーのカスケード利用により（熱回収）大幅な燃費の向上を狙うものである。しかし，高温燃焼に伴う燃焼の長期化，すすの生成，NOxの発生，高温に耐えられる潤滑油の問題など，いくつかの難問に遭遇している。本研究ではセラミックス遮熱形エンジンにおけるメタノール燃料の高温燃焼の可能性について，探求する。
　２ストロークエンジンは小型，軽量で高出力を得やすいという特徴から，コンパクトなエンジンとして広く使われている。しかしながら，低速，低負荷時の安定運転性に欠けることや，吸排気の機構上，高負荷時の未燃の炭化水素の排出量が多いという欠点を持つ。しかし，回転速度と内部EGRの条件によっては低負荷において，未燃炭化水素の発生が極めて少なく，かつ非常に安定した燃焼でスムースな運転を行うことの出来る領域が存在することが報告されている。燃焼のサイクル変動の少ないこの燃焼形態は，大西らによりATAC(Active Thermo-Atmosphere Combustion)と呼ばれ，その燃焼機構は多点自己着火とバルク状の燃焼と推測されている。
　メタノールを燃料とする場合にホルムアルデヒド，未燃メタノールの排出が問題となる。その対策として，ATAC方式の採用と，さらにその燃焼室壁のセラミックス化による遮熱・高温化が提案し，セラミックス遮熱形メタノールATACエンジンの可能性を調査する目的で燃焼室壁面の高温化の効果について実験的に検討を加えた。まず燃料にメタノールとガソリンを用いた場合について，ATAC運転時における運転特性および燃焼特性の差異を比較検討し，次に燃焼室壁面をセラミックス化により遮熱高温化した場合において，ATAC運転時におけるメタノールの着火および燃焼反応の特徴および排気への影響について調査した。さらにシリンダヘッド部に薄膜形熱電対を形成し，壁面温度スイングの計測を行い，フーリエ解析法により壁面温度スイングや瞬時熱流束の挙動を調べ，燃焼室壁の高温化と燃焼および排気との関係，そしてATAC運転時の過早着火又は熱面着火との関係について考察した。

急速圧縮装置によるディーゼル噴霧の高温燃焼と火炎中のすす生成・消滅に関する研究

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC107　ディーゼル機関の急速燃焼法の解明・制御と開発に関する研究分科会　研究成果報告書 ((社)日本機械学会)     31-36 1994.04

Research paper (other academic), Single Work

Study of high temperature combustion of light oil and methanol using a rapid compression machine

Norimasa Iida, Hidaki Ohashi

JSAE Review (JSAE)  15 ( 2 ) 157-164 1994.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work, Accepted

　View Summary

Surrounding gas temperature effects on diesel spray combustion and on soot formation and oxidation were investigated using a Rapid Compression Machine. Higher surrounding gas temperature results in advancing soot formation time and extending low density soot region in the flame, in spite of almost same time history of total amount of soot. And it affects soot density distribution, too. We also examined the conformity of methanol fuel and high-temperature combustion.

Concentration measurement in a transient gas jet using the laser induced fluorescence method

Norimasa Iida and Akito Ando

JSAE Review (JSAE)  15 ( 2 ) 123-131 1994.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

Instanteneous measurement of the density distribution at the cross section of a jet is, in particular, very effective to understand direct factors, e.g. scale or uniformity of mixture, which affect the combustion performance. Using laser induced fluorescence, the mixture spreading process of an intermittent unsteady jet flow was measured, and transformed into a visual image of the instantaneous concentration distribution of a jet at its cross section. A quantitative measuring method of the density distribution in a jet was thus established. In thus study, the following effects and problems of the concentration process to get a concentration image from the fluorescence image are discussed: linearity between concentration and fluorescence emission, temperature and the kind of ambient gas effect on fluorescence, induced laser absorption and fluorescence extinction by fluorescence gas.

米国メタノールバス等の実地調査報告書

飯田訓正

日本メタノール自動車株式会社 (日本メタノール自動車株式会社)   1994.03

Research paper (other academic), Joint Work

Combustion Analysis of Methanol-Fueled ATAC Engine by Spectroscopic Observation

Norimasa Iida

SAE Transactions (SAE)  SAE Paper 940684 1994.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work, Accepted

　View Summary

To analyze the combustion mechanism of the so-called ATAC (active thermo-atmosphere combustion) in a two-stroke S.I. engine, the measuring system to get an image of radical luminescence in the combustion chamber was developed. The ATAC engine tested was equipped with a quartz window at the cylinder head. The instantaneous luminescence image from radical species was observed using an image intensifier with a band pass filter for both conventional combustion and ATAC operation conditions. Before starting heat release, emissions from OH radicals were observed, and after that, emissions from CH were observed. It was found that the ignition was initiated over the ennre area of the combustion chamber and that "bulk"-like and/or "non propagate" combustion occurred during ATAC engine operation.

ディーゼルエンジンの排ガス改善の基礎技術

飯田訓正

（社）陸用内燃機関協会「ディーゼルエンジンのための燃焼触媒に関する調査研究」報告書 ((社)陸用内燃機関協会)   1994.03

Research paper (other academic), Joint Work

低公害・代替燃料自動車の普及促進に係る調査研究報告書

飯田訓正

(財)運輸経済研究センター ((財)運輸経済研究センター)   1994.03

Research paper (other academic), Joint Work

セラミック・メタノールエンジン発進

IIDA NORIMASA

ニューセラミックス (TIC(株))  7 ( 1 ) 65-70 1994.01

Research paper (scientific journal), Single Work

予混合火炎からのラジカル発光に関する研究（ガソリン、メタノール、メタン火炎の発光スペクトルの特徴と当量比依存性）

飯田訓正，木戸口和浩，久保　進

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  59巻 ( 第568号 ) 4001-4007 1993.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

火炎のラジカル発光計測による燃焼診断の可能性について検討した。ガソリン，メタノール，メタンと空気の予混合火炎からの発光スペクトル計測を行ない，火炎中に存在するラジカル種の同定を行なった。メタノールに対してはＯＨ，ＣＨラジカル発光が，ガソリン，メタンに対してはＯＨ，ＣＨ，Ｃ2ラジカル発光が計測可能な発光強度を持つことを見い出した。さらにこれらのスペクトル強度に対する当量比，予混合気温度の影響および燃料依存性について明らかにした。各燃料とも２つのラジカルの発光強度比が当量比に対して線形性を有する組合わせがあり、ラジカル発光の計測による燃焼場での当量比予測の可能性を示した。

火炎発光の分光学的計測によるメタノールＡＴＡＣエンジンの燃焼解析

飯田訓正，久保進，吉田行輝，木戸口和浩

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  59巻 ( 第568号 ) 4014-4021 1993.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

２ストロークエンジンで見られるＡＴＡＣとよばれる自己着火燃焼の着火・反応機構の解明を目的として，エンジン燃焼室内ラジカル発光像の計測システムを試作した。メタノールを燃料とするＡＴＡＣエンジンにおける火花点火に始まる通常燃焼とＡＴＡＣの場合についてラジカル発光像の計測を行なった。その結果，通常燃焼の場合には，火炎伝播により燃焼が進行するのに対して，ＡＴＡＣの場合には燃焼室全域で着火が生じ，その後バルク状の極めて均質な燃焼反応が進行することがわかった。ＡＴＡＣエンジンでは熱発生の開始前の，極めて早期にＯＨラジカル発光が生じ，つづいてＣＨラジカル発光が生じることを明らかにした。

セラミックス遮熱形メタノールＡＴＡＣエンジンの燃焼と排気

飯田訓正，細沼伸司，吉村謙一，高瀬繁寿，藤原康博

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  59巻 ( 第568号 ) 4030-4037 1993.12

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

　View Summary

メタノールを燃料とするエンジンでは，ホルムアルデヒド，未燃メタノールの排出を如何に低減し得るかが問題となる。ＡＴＡＣ方式エンジンの採用，さらにその燃焼室壁のセラミックス化による断熱・高温化を提案し，セラミックス遮熱型メタノールＡＴＡＣエンジンの燃焼，排気特性について検証した。この結果メタノールによるＡＴＡＣ運転領域の拡大，および，燃焼室壁面の高温化によるホルムアルデヒド，未燃メタノール排出の低減効果が確認された。同時に，ＡＴＡＣ運転領域において着火時期の早期化による効率の低下が見られたが，この対策として吸気予混合気の希薄化が有効であり，また，有害排出物の低減が図れることがわかった。

Ceramics Two-Stroke Methanol Engine

飯田訓正

(財)神奈川科学技術アカデミー  1993.09

Single Work

Ceramic Methanol Engine

Norimasa Iida

KAST International Conference on Ceramics Engine,1-7 (Proceedings of Ceramic Methanol Engine)  Proceedings of KAST International Conference on Ceramics Engine   1-7 1993.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

　View Summary

KAST神奈川科学技術アカデミーにて展開した「２ストローク・セラミックス・エンジン」の成果を発表した。

セラミックス遮熱形メタノールATACエンジンの燃焼と排気

Norinasa Iida, Keinichi Yoshida, Shinji Hosonuma

飯田「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクト 研究概要集 ((財)神奈川科学技術アカデミー)  飯田プロジェクト 研究概要集   151-163 1993.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

　View Summary

メタノール燃焼時に問題となるホルムアルデヒド，未燃メタノールの排出に対し，その低減方法として，ATAC方式エンジンの採用，燃焼室壁面構成部材にセラミックスを用いることによる特性を検証した．すなわち，まずメタノールの燃焼，排気特性をガソリンの場合と比較検討し，次に燃焼室構成部材にセラミックスを用い，燃焼室内の断熱・高温化による諸特性への影響，改善効果について検証した．

「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクト　研究報告書

飯田訓正

(財)神奈川科学技術アカデミー ((財)神奈川科学技術アカデミー)   1993.05

Research paper (bulletin of university, research institution), Single Work

　View Summary

神奈川科学技術アカデミー第２研究室の研究室長として，３年にわたり展開された研究プロジェクトの研究報告書，本プロジェクトでは，エンジンの構造材にセラミックスを採用するとともに，石油燃料に替えてメタノールを燃料に用い，セラミックスとメタノールのもつ特性の巧みな組合せによって，これまで未解決の課題をクリアして，高効率で排気がクリーンな小型動力源の基礎研究および開発研究を進めた。本研究により，低ＮＯｘ，高効率のエンジンシステムが実現された。

「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクト　研究概要集

飯田訓正

(財)神奈川科学技術アカデミー ((財)神奈川科学技術アカデミー)   1993.05

Research paper (bulletin of university, research institution), Single Work

　View Summary

神奈川科学技術アカデミー第２研究室の研究室長として，３年にわたり展開された研究プロジェクトの研究報告書，本プロジェクトでは，エンジンの構造材にセラミックスを採用するとともに，石油燃料に替えてメタノールを燃料に用い，セラミックスとメタノールのもつ特性の巧みな組合せによって，これまで未解決の課題をクリアして，高効率で排気がクリーンな小型動力源の基礎研究および開発研究を進めた。本研究により，低ＮＯｘ，高効率のエンジンシステムが実現された。

セラミックス遮熱形エンジンのメタノール高温燃焼の可能性

Norimasa Iida

飯田「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクト 研究概要集 ((財)神奈川科学技術アカデミー)  飯田プロジェクト 研究概要集   1-20 1993.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work

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神奈川科学技術アカデミー 第２研究室の室長として「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクトの狙いについて解説した。

燃料にメタノールを用いて，セラミックスとメタノールの燃焼特性を有効に活かすことができれば，将来ますます厳しさを増す環境問題に対応し得るクリーンな小型動力源としてのエンジンの開発の可能性が生まれる．CME調査会において，検討された[セラミック遮熱形エンジンのメタノール高温燃焼の可能性]についてその研究コンセプトの一端を紹介する．

間欠非定常噴流の構造解析：-LIF法による二次元イメージ濃度計測法の検討-

Norinasa Iida, Akito Ando, Makoto Sumi

飯田「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクト 研究概要集 ((財)神奈川科学技術アカデミー)  飯田プロジェクト 研究概要集   71-82 1993.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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エンジン燃焼室内に燃料を直接噴射する機関において間欠的に噴射された燃料は，流動・分裂・微粒化の過程を経て非定常の噴流または噴霧として広がり，燃焼室内の雰囲気と混合する．この間欠噴流と雰囲気との混合気形成過程は，非定常過程であるために瞬時計測の難しさゆえ，十分な解析が行われていないのが現状である．噴射系の設計に当たっては，ノズル形状や噴射圧等のパラメータ変更が噴流の内部構造に及ぼす影響を事前に把握するための情報が切望されており，特に噴流断面の濃度分布の瞬時計測は，混合気のスケールや均質性等の燃焼特性に関与する直接的な因子の把握のために極めて有用である．本研究では，間欠非定常噴流の混合気拡散過程をレーザ誘起蛍光法を用いて，噴流の瞬時断面濃度分布の可視化を行い更に，噴流の濃度分布計測の定量化を目的としている．

ガソリンとメタノールの予混合火炎からのラジカル発光の比較研究

Norinasa Iida, Susumu Kubo, Kazuhiro Kidoguchi

飯田「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクト 研究概要集 ((財)神奈川科学技術アカデミー)  飯田プロジェクト 研究概要集   111-123 1993.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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燃焼反応や火炎構造を解明する上で，火炎中に存在するラジカルを検出することは極めて重要である．本研究では燃焼場でのラジカル発光計測による燃焼診断の可能性について，検討したものである．ガソリン，メタノール，メタンと空気の予混合火炎からの発光スペクトル計測を行い，火炎中に存在するラジカル種の同定を行った．メタノールに対してはOH，CHラジカル発光が，ガソリン，メタンに対してはOH，CH，C2ラジカル発光が，計測可能な発光強度を持つことを見出した．さらにこれらのスペクトル強度に対する当量比，予混合気温度の影響および燃料依存性について明らかにした．各燃料とも，２つのラジカルの発光強度比が当量比に対して線形性を有する組合せがあり，ラジカル発光の計測による燃焼場での当量比予測の可能性を示した．

ラジカル発光計測によるメタノールATACエンジンの燃焼解析

Norinasa Iida, Susumu Kubo, Yukiteru Yoshida

飯田「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクト 研究概要集 ((財)神奈川科学技術アカデミー)  飯田プロジェクト 研究概要集   137-149 1993.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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本研究はメタノールを燃料とするATAC(Active Thermo-atomosphere Combustion)運転時における２ストロークエンジンの燃焼機構を明らかにすることを目的とする．ラジカル発光像計測システムを試作し，シリンダーヘッドに石英製の窓を設けた可視化エンジンを用いて，火炎点火に始る通常燃焼とATACの場合についてラジカル発光像の計測を行った．その結果，通常燃焼の場合は火炎伝播により燃焼が進行するに対し，ATACの場合は，燃焼室全体の領域で着火が生じ，その後バルク状に極めて均質な燃焼反応が進行することを見い出した．

雰囲気条件がすすの生成・消滅に及ぼす影響↓（急速圧縮装置によるディーゼル噴霧火炎の観察）

飯田訓正，渡辺　啓，大橋秀樹

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  59巻 ( 第561号 ) 1746-1752 1993.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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急速圧縮装置により高温・高圧の雰囲気を作り，そこに実現した噴霧火炎を対象に雰囲気のガス組成（酸素，窒素，二酸化炭素），雰囲気の温度，火炎の温度について系統的な比較実験を行なった。雰囲気条件が燃焼過程とすすの生成・酸化，消滅過程に及ぼす影響について検討した。

高温燃焼下での微粒子、ＮＯxの挙動

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC107　ディーゼル機関の急速燃焼法の解明・制御と開発に関する研究分科会　研究成果報告書・Ⅰ（中間報告） ((社)日本機械学会)   1993.04

Research paper (other academic), Single Work

「セラミック・２サイクル・メタノールエンジン」プロジェクト　ＣＭＥ調査会記録

飯田訓正

(財)神奈川科学技術アカデミー ((財)神奈川科学技術アカデミー)   1993.03

Joint Work

Surrounding Gas Effects on Soot Formation and Extinction - Observation of Diesel Spray Combustion Using a Rapid Compression Machine -

Norimasa Iida

SAE Transactions SAE Paper 930603 1993.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Single Work, Accepted

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Surrounding gas temperature effects on diesel spray combustion and on soot formation and oxidation were investigated using a Rapid Compression Machine. Higher surrounding gas temperature results in advancing soot formation time and extending low density soot region in the flame, in spite of almost same time history of total amount of soot. And it affects soot density distribution, too. We also examined the conformity of methanol fuel and high-temperature combustion.

燃焼発光計測によるメタノールＡＴＡＣエンジンの燃焼解析

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC102　次世代燃料とその最適利用法に関する研究分科会　研究成果報告書 ((社)日本機械学会)   1993.03

Research paper (other academic), Single Work

公害の防止に関する調査研究成果報告書

飯田訓正

日本小型自動車振興会，(社)日本機械学会 (日本小型自動車振興会，(社)日本機械学会)   1993.03

Research paper (other academic), Joint Work

雰囲気条件による噴霧燃焼と微粒子の制御

飯田訓正

文部省科研費重点領域研究「燃焼機構」研究成果論文集 (文部省科研費重点領域研究「燃焼機構」総括班)     209-216 1992.03

Research paper (other academic), Joint Work

使用過程車排出ガス検査技術

飯田訓正

使用過程車排出ガス検査技術検討委員会報告書 ((財)日本自動車輸送技術協会)   1992.03

Joint Work

メタノール自動車導入に関する調査研究

飯田訓正

「メタノール自動車導入に関する調査研究」専門委員会，特別委員会，研究報告書 ((財)運輸経済研究センター)   1992.03

Joint Work

セラミック・２サイクル・メタノールエンジン

飯田訓正

アカデミー第２研究室平成３年度研究成果報告書 ((財)神奈川科学技術アカデミー第2研究室)   1992.03

Joint Work

雰囲気条件による噴霧燃焼と微粒子の制御

飯田訓正

文部省科研費重点領域研究「燃焼機構」平成２年度研究成果報告書 (文部省科研費重点領域研究「燃焼機構」総括班)   1991.03

Research paper (other academic), Single Work

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急速圧縮機内に実現した高温・高圧の雰囲気で噴霧燃焼を行ない，雰囲気のガス組成，温度，圧力が噴霧の燃焼過程および微粒子の生成・消滅過程に及ぼす影響を実験的に検討した調べた。

ディーゼル機関の診断法に関する研究報告

飯田訓正

(社)日本鉄道技術協会 ((社)日本鉄道技術協会)   1991.03

Research paper (other academic), Joint Work

セラミック・２サイクル・メタノールエンジン

飯田訓正

アカデミー第２研究室平成２年度研究成果報告書 ((財)神奈川科学技術アカデミー第2研究室)   1991.03

Single Work

ＫＡＳＴにおけるセラミック・２サイクル・メタノールエンジンの研究

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC87　エンジンにおける新燃料と各種素材の有効利用法研究分科会　最終報告書 ((社)日本機械学会)   1991.02

Research paper (other academic), Joint Work

酸素および不活性ガス給気による直接噴射式ディーゼル機関の微粒子とＮＯxの低減効果

飯田訓正，渡辺潤二郎，津幡義道，佐藤豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  56 ( 531 ) 3573-3579 1990.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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直接噴射式ディーゼル機関を対象に，吸気中の酸素濃度，ＥＧＲガスの濃度などいわゆる給気のガス組成が燃焼と微粒子排出の特性に及ぼす影響を実験的に明らかにした。指圧線図の３領域モデルによる熱力学的解析により，熱発生率と火炎温度履歴を求め，これらと酸素および二酸化炭素富化時の排気特性との関連について報告した。

酸素および不活性ガス吸気によるＤＩディーゼル機関の微粒子,ＮＯｘの低減

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会ＲＣ８６　高性能化ディーゼル機関の排出物低減に関する研究分科会研究成果報告書・Ⅱ ((社)日本機械学会)   1990.05

Research paper (other academic), Single Work

Experimental Investigation of Entrainment of Ambient Gases into Diesel Spray

Jong-Yul Ha, Hideaki Tanabe, Norimasa Iida, G.Takeshi Sato

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)   ( 44 ) 9-13 1990.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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ディーゼル噴霧周囲気体の流動速度に関する報告につづき，流動方向の時間経過及び流入時間，定常流入速度到達時間等の特性値を定義し，噴霧軸方向と半径方向へ詳細分布を表わした。

雰囲気条件による噴霧燃焼と微粒子の制御

飯田訓正

文部省科研費重点領域研究「燃焼機構」平成元年度研究成果報告書 (総括班)   1990.03

Research paper (other academic), Joint Work

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急速圧縮機内に実現した高温・高圧の雰囲気で噴霧燃焼を行ない，雰囲気のガス組成，温度，圧力が噴霧の燃焼過程および微粒子の生成・消滅過程に及ぼす影響を実験的に検討した。

Experimental Study of Transient Gas Jet Impinging on a Wall

Norimasa Iida, K.Hirano and Takeshi Sato

SAE Transactions (SAE Trans.)  SAE Paper 900479 1990.02

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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The process of forming mixtures of injected fuels and ambient air has significant effects on the ignition and combustion process in the direct injection engine. In these engines fuel is injected intermittently and fuel jet impinges on a combustion chamber wall. This study deals with a fundamental experiment on the mixing process of the transient gas jet together with the instantaneous concentration measurement and statistical analysis of the transient turbulent mixing process in the jet. Helium or carbon dioxide is injected at constant pressure into quiescent atmosphere through the single shot device. This paper presents a laboratory automation system for measuring the characteristics of transient gas jet and processing the data. A discussion on the process of mixture formation and transient gas jets impinging on a wall is carried out with time- and space-resolved concentration distribution.

ＫＡＳＴにおけるセラミック・２サイクル・メタノールエンジンの研究

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会RC87　エンジンにおける新燃料と各種素材の有効利用法研究分科会　中間報告書 ((社)日本機械学会)   1990.01

Research paper (other academic), Joint Work

Experimental Study of Transient Gas Jet Impinging on a Wall

N.Iida, K.Hirano and G.T.Sato

IPC-5, Proceedings of the Fifth International　Pacific Conference, Beijing China, November 5-10, 1989,891272 (SAE)  SAE Paper 891272 1989.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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壁面に衝突する非定常気体噴流の構造を解明した。静止大気中にヘリウムないしは炭酸ガスを単発噴射し，熱線濃度プローブによる検出した時系列データを繰返し蓄積し，コンピューターによるアンサンブル平均法による統計処理により，空間濃度分布を表わした。

昭和６３年における「重要な燃料関係事項」6.1.3 気体の燃焼

飯田訓正

燃料協会誌 (日本燃料協会)  68巻 ( 7号 ) 649-654 1989.07

Research paper (scientific journal), Joint Work

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昭和63年度における内外の気体の燃焼に関する研究動向を文献調査しレビューを行なった。調査対象分野は,層流火炎,乱流火炎,反応機構,着火および爆発,燃焼排気物,計測法,その他である。

酸素および不活性ガス吸気によるＤＩディーゼル機関の微粒子、ＮＯxの低減

飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会ＲＣ８６　高性能化ディーゼル機関の排出物低減に関する研究分科会研究成果報告書・Ⅰ、 ((社)日本機械学会)     152-157 1989.04

Research paper (other academic), Single Work

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昭和63年度における内外の気体の燃焼に関する研究動向を文献調査しレビューを行なった。調査対象分野は、層流火炎、乱流火炎、反応機構、着火および爆発、燃焼排気物、計測法、その他である。

雰囲気条件による噴霧燃焼と微粒子の制御

飯田訓正

文部省科研費重点領域研究「燃焼機構」昭和６３年度研究成果報告書 (文部省科研費重点領域研究「燃焼機構」総括班)     148-155 1989.03

Research paper (other academic), Single Work

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急速圧縮機内に実現した高温・高圧の雰囲気で噴霧燃焼を行ない，雰囲気のガス組成，温度，圧力が噴霧の燃焼過程および微粒子の生成・消滅過程に及ぼす影響を実験的に検討した調べた。

ディーゼル車両の油・排ガス診断法に関する研究報告書

飯田訓正，他１２名

排ガス診断法に関する研究委員会成果報告書 ((社)日本鉄道技術協会(JREA))   1989.03

Research paper (other academic), Joint Work

Study on Reduction of Particulate Emissions from Direct Injection Diesel Engines with Oxygen-enriched Charging:: -Part 2 Effect of Flame Temperature on Particulate Emissions-

Norimasa IIDA, Yasutoshi SUZUKI, Makoto TANAKA, Yoshimichi TSUBATA, G.Takeshi SATO

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)   ( 40 ) 41-48 1989.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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前報に引き続き，酸素富化給気を実用機関に適用したときの情報を提供している。異なる酸素分圧時に排出される窒素酸化物排出指数ならびに微粒子排出指数と指圧線図から計算される断熱火炎温度との相関を求め，アレニウスプロット表示を行い反応律速条件について検討した。窒素酸化物は酸素分圧より火炎温度にたいして依存性を有し，微粒子は低中負荷域では火炎温度に依存している。しかし，熱力学的平均温度の高い高負荷では火炎温度のみならず酸素分圧が直接酸化に影響しているという示唆を得た。

昭和６２年における「重要な燃料関係事項」6.1.3 気体の燃焼

Iida Norimasa

燃料協会誌 (日本燃料協会)  67巻 ( 7号 ) 589-593 1988.07

Research paper (scientific journal), Joint Work

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昭和62年度における内外の気体の燃焼に関する研究動向を文献調査しレビューを行なった。調査対象分野は,層流火炎,乱流火炎,反応機構,着火および爆発,燃焼排気物,計測法,その他である。

東京都における窒素酸化物対策の推進について

飯田訓正，他１４名

東京都窒素酸化物削減対策検討会 (東京都環境保全局大気保全部大気規制課)   1988.06

Joint Work

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昭和62年度における内外の気体の燃焼に関する研究動向を文献調査しレビューを行なった。調査対象分野は、層流火炎、乱流火炎、反応機構、着火および爆発、燃焼排気物、計測法、その他である。

Temperature and Mixing Effects on NOx and Particulate

Norimasa Iida and Takeshi Sato

SAE Transactions (SAE)  SAE Paper 880424 1988.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Further, THC concentration is also decreased in CO2 mixed fuel injection. In the normal fuel case of XCO2 = 0.0, the fuel film might be formed on the wall and the quenching of the flame by the wall might be increased as shown in Fig. 10 owing to remained flame near the wall. These phenomena might provide the higher HC emission. On the contrary, CO concentration increases with increasing CO2 mole fraction. This result seems to be attributed to thermal dissociation of CO2 component, soot reburning by O radicals O2 and Boudouard reaction.
Finally, the trade-off relation between soot and NO emission regarding to this liquefied CO2 mixed fuel combustion is demonstrated in Fig. 13. It is conformed that this novel injection system has a potential to break through the trade-off relation in NO and soot emission with improving the combustion efficiency.

慶応大学内燃機関研究室における教育と研究（３）

石原荘一、佐藤　豪、川口　修、藤本　元、徳岡直静、国吉　光、飯田訓正、下田正敏、田辺秀明、川上　雅由、

内燃機関 (山海堂)  27巻 ( 1号339 ) 16-38 1988.01

Research paper (scientific journal), Joint Work

国外留学報告

飯田訓正

福澤諭吉記念慶應義塾学事振興基金事業報告集（昭和５８〜６０年度） (慶應義塾福沢基金運営委員会)     56-56 1987.10

Research paper (other academic), Joint Work

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福澤諭吉記念慶應義塾学事振興基金の補助を受けて米国ウィスコンシン大学に留学した報告

慶応大学内燃機関研究室における教育と研究（２）

石原荘一、佐藤　豪、山崎恵造、川口　修、徳岡直静、永長　真、飯田訓正、下田正敏、江波戸智、中村　直

内燃機関 (山海堂)  26巻 ( 9号335 ) 70-87 1987.09

Research paper (scientific journal), Joint Work

ディーゼル機関の微粒子状排出物質の測定とその低減に関する研究

佐藤　豪，徳岡直静，飯田訓正，谷下一夫，白井恒夫，山本憲子，鈴木孝治，山村庄亮，志津里芳一

慶応義塾学事振興資金研究補助研究報告集録（昭和６０年度） (慶應義塾学事振興資金委員会)     12-13 1987.09

Research paper (other academic), Joint Work

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ディーゼル機関の吸気酸素濃度を高める「酸素富化給気」によりディーゼル噴霧の初期燃焼を抑制して微粒子の低減を試みた。酸素富化給気による微粒子低減効果の予測，実機関による性能確認，排出微粒子の物理的・化学的性状などの諸研究を本研究グループの参加者間の協力で行った。

連載／私の留学生活日記　エスケープ・トゥ・ウィスコンシン

Norimasa Iida

塾 (慶應義塾)  25 ( 4 ) 30-33 1987.08

Research paper (bulletin of university, research institution), Single Work

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米国ウィスコンシン大学に昭和６０年９月７日より一年間留学,当大学の内燃機関研究室 (Internal Combustion Engine Research Laboratory) に所属して,Prof. Philip S.Myersの指導の下に,Prof. Gary L.Bormanと共にセラミック断熱ディーゼルエンジンにおける熱伝達に関する研究を行い,昭和６１年９月１８日に帰国した。慶応義塾広報室広報課の依頼で,キャンパス・研究室の紹介,ウィスコンシンの気候や人々の生活,スポーツ等,留学中の生活について述べている。

慶応大学内燃機関研究室における教育と研究（１）

石原荘一、佐藤　豪、川口　修、徳岡直静、阿知波清次、永長　真、飯田訓正、江波戸智、川上雅由、中村　直

内燃機関 (山海堂)  26巻 ( 7号332 ) 9-42 1987.07

Research paper (scientific journal), Joint Work

Study on Reduction of Particulate Emission from Direct Injection Diesel Engines with Oxygen-enriched Charging: -Part 1 Effects of Oxygen-enriched Charging-

G.Takeshi SATO, Norimasa IIDA, Takashi SAWADA

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)   ( 35 ) 36-43 1987.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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直接噴射式ディーゼル機関の微粒子低減のため，酸素富化給気を,「現象を基にした熱発生モデル」でその効果を予測し，実用機関に適用した時の情報を提供する。酸素富化給気の有用性は次のとおりである。(1)高負荷で Dry soot の減少は著しい。(2)窒素酸化物は増加するが，酸素濃度25パーセント以下ではまずまずの値である。(3)騒音も減ずる。

ディーゼル機関の微粒子状排出物質の低減に関する研究（第２報酸素富化給気と微粒子状排出物質の性状）

飯田訓正，澤田隆，佐藤豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  52巻 ( 第479号 ) 2753-2760 1986.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work

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本報では，吸気中に含まれる酸素濃度を２１から２９％まで変化させて直接噴射式ディ－ゼル機関の運転を行い，希釈トンネル法による微粒子状排出物質の定量測定，冷却式小形希釈トンネルによる微粒子の採取および走査電子顕微鏡による微粒子性状の観察，ソックスレ抽出法による微粒子中の可溶性有機物（ＳＯＦ）の分析を行い，酸素富化給気の微粒子低減効果を定量かつ定性的に調べた。

Study on Reduction of Particulate Emission from Direct Injection Diesel Engine with Oxygen Enriched Charging

G.Takeshi Sato, Norimasa Iida, Takashi Sawada

XXI International FISITA Congress、865019、1.135-1.142 (FISITA)  SAE Paper 841077 1986.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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直接噴射式ディーゼル機関を酸素富化給気運転した時の微粒子状排出物質を，ソックスレー抽出法によりＤｒｙ－ｓｏｏｔとＳＯＦとに分離秤量した。燃焼特性と微粒子排出特性との関係を論述した

流路から噴出する火炎による着火の実験的研究（第２報着火遅れについて）

飯田訓正，米澤克夫，川口修，佐藤豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  52巻 ( 第475号 ) 1127-1135 1986.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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可燃性気体中に狭い流路から火炎が噴出して生じる着火の現象について調べた。その結果，先に報告した流路内の火炎挙動と着火過程との関係から７種の火炎伝ぱ形態が存在することを見出した。また，着火遅れ期間は，流路幅ｂおよび流路長さＬが一定の条件では，火炎が噴出する時のガス流速ｕが増すにつれて増加し，極大値を持ち，ｕが一定の条件ではＬ／ｂ＜５の範囲で大きいことを明らかにした。

流路から噴出する火炎による着火の実験的研究（第１報着火特性と着火の要因）

米澤克夫，飯田訓正，川口修，佐藤豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  52巻 ( 第475号 ) 1118-1126 1986.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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二つの燃焼室を狭い流路で接続した装置を用い，流路から噴出する火炎および高温ガスによる二次室内の可燃性気体への着火現象について，流路長さ，流路幅，噴出ガス速度を独立に変化させ実験を行った 流路内火炎通過特性と着火特性の関係を調べ，着火を支配する要因および着火の機構について検討した。その結果，流路内における乱流混合による火炎の性質の変化と，噴出火炎による着火特性の関係について考察した。

ディーゼル機関における粒状排出物の低減と低質燃料の燃焼に関する研究 「３．２ ディーゼル機関から排出される炭素微粒子の性状」

佐藤 豪，飯田訓正

日本機械学会　研究協力部会ＲＣ６１ディーゼル機関の炭素微粒子研究分科会研究成果報告書・Ⅲ ((社)日本機械学会)     145-150 1985.12

Research paper (other academic), Joint Work

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ディーゼル機関から排出される微粒子の性状を採取後直ちに超低温で凍結するという手法で固定化し，走査顕微鏡でその物理的性状を観察し，また質量分析により化学的特性を調べている。また，これ等の排出物と運転条件の関係を示し，燃焼状態との関係を示唆している。

壁面に衝突する非定常噴流に関する研究（壁面に垂直に衝突させた場合）

刈田誠一郎，田辺秀明，飯田訓正，佐藤 豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  51巻 ( 第471号 ) 3648-3654 1985.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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大気中でヘリウムの単発の非定常噴流を壁面に垂直に衝突させ，噴流内部の濃度分布および壁面上の圧力分布を測定した。その性質を定常噴流の場合と比較検討した。壁面に衝突する以前には噴流先端到達距離および噴流の形状には壁面の影響はみられず，壁面の無い場合と同一となる。壁面に衝突後の非定常噴流の先端部は丸みを帯びた濃度分布を成し，その厚さは定常噴流が壁面上に形成する濃度層厚さよりはるかに厚いことを見出した。

ディーゼル機関の微粒子状排出物質の低減に関する研究 （第１報酸素富化給気の効果について）

佐藤豪，澤田隆，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  51巻 ( 第467号 ) 2479-2486 1985.07

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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直接噴射式ディーゼル機関の微粒子状排出物質を低減する一方法として，酸素富化給気を考案し，実際に実機に適用して，その有効性を確認した

Premixed Flame Propagation into a Narrow Channel at High Speed, Part 2: Transient Behavior of the Properties of the Flowing Gas Inside the Channel

Norimasa Iida, Osamu Kawaguchi and Takeshi Sato

Combustion & Flame (Combustion Institute)  Vol.60   257-267 1985.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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容器から狭い流路へて外部に伝播する火炎を対象に，流路内における火炎温度，イオン電流の遷移現象を調べ流路内の火炎の挙動を明らかにした

Experimental Investigation of Entrainment of Ambient Gases Into Diesel Spray

Jong-Youl HA, Akira HAYASHI, Hideaki TANABE, Norimasa IIDA, G.Takeshi SATO

自動車技術会論文集 ((社)自動車技術会)   ( 30 ) 10-15 1985.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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定圧噴射が可能なアキュムレータ式噴射系と，実機に近い噴射特性を持つバイパス式噴射系を用い，高圧容器の中へ市販軽油の単発噴射を行った。そして，噴霧周囲気体の流動をスモークワイヤと熱線流速計により噴霧軸方向と半径方向に測定し，その時間的な特性を明らかにした。

Premixed Flame Propagation into a Narrow Channel at High Speed, Part 1: Flame Behaviors in the Channel

Norimasa Iida, Osamu Kawaguchi and Takeshi Sato

Combustion & Flame (Combustion Institute)  Vol.60   245-255 1985.06

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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可燃性予混合気を充填した容器から，その一部に設けた外部に通じる狭い流路内へ，高速で進入する予混合火炎の伝播特性を調べ，流路入口部付近での乱流火炎への遷移現象との関係を論じた.

狭い流路を通過する予混合火炎の実験的研究 （第３報流路内火炎通過特性に関する考察）

飯田訓正，河野賢祐，米澤克夫，川口修，佐藤豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  51巻 ( 第465号 ) 1557-1565 1985.05

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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流路内火炎通過特性を支配する要因である流路に火炎と共に流入する未燃焼ガスと燃焼ガスの流入量比と，流路壁の冷却作用を評価するために，流路内均一混合ガス温度と流路壁への熱伝達を推算した。その結果，火炎の進入初期には，未燃焼ガス，燃焼ガスの流入量比は停滞現象の必要条件となっていること，さらに，不通過現象は流路壁の冷却作用に支配され，それは流路内ガス流速の影響は少なく，流路幅に支配されることを明らかにした。

直接噴射式ディーゼル機関における微粒子の排出特性

飯田訓正，長谷部淳，佐藤豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  51巻 ( 第464号 ) 1355-1363 1985.04

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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新たに開発した冷却式小形希釈トンネルにより，小型直接噴射式ディーゼル機関の排出微粒子を排気弁直後で凍結採取し，走査電子顕微鏡によりその性状を観察した。微粒子の総排出量はＥＰＡの希釈トンネル法を用いて測定した。また燃焼室指圧線図より熱発生率経過を解析し，燃焼状態と微粒子の排出特性について考察した。

ディーゼル機関の微粒子測定用冷却式小形希釈トンネルの開発とその測定結果

佐藤豪，今塚勝雄，澤田隆，飯田訓正

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  51巻 ( 第463号 ) 1113-1120 1985.03

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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ディーゼル機関の微粒子の低減法を確立するためには，微粒子の性状を把握し，その性質及び量を的確に評価することが重要である。そこで，ディーゼル機関の微粒子を排気弁直後の高温状態で補集観察するために，液体空気を利用した冷却式小形希釈トンネルを開発した。また得られた試料を電子顕微鏡で写真撮影するまでのプロセスを求め，試験条件を定めた。

ディーゼル機関における粒状排出物の低減と低質燃料の燃焼に関する研究 「３．２ディーゼル機関から排出される炭素微粒子の性状」

佐藤 豪，飯田訓正

日本機械学会 研究協力部会ＲＣ６１ ディーゼル機関の炭素微粒子研究分科会研究成果報告書・Ⅱ ((社)日本機械学会)     75-77 1984.10

Research paper (other academic), Joint Work

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ディーゼル機関から排出される微粒子の性状を採取後直ちに超低温で凍結するという手法を開発し，微粒子の補集状況および性状への影響を体系的に調べた。走査顕微鏡でその物理的性状を観察し，また質量分析により化学的特性を調べた。これ等の結果，機関からの微粒子の補集においては，液状排出物質が大きい影響を与えるため，補集までの温度履歴，補集面上温度，排気の希釈濃度の管理が大切であることがわかった。

Study on Characteristics of Particulate Emissions from Direct-Injection Diesel Engine Using a Freezing Method in Sampling Process

Norimasa Iida, J.Hasebe and Takeshi Sato

SAE Transactions (SAE)  SAE Paper 841077 1984.09

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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Reduction of particulate emissions from diesel engine is an important theme from the viewpoint of air pollution. Experiments were carried out using a four-stroke single cylinder direct-injection diesel engine. A new method to measure diesel particulates has been developed. Particulates were sampled with a freezing method just behind an exhaust valve and examined through a scanning electron microscope. Shape and structure of particulates and the size distributions were measured under wide operating conditions obtained with above method. The total mass of particulate emissions was measured using a dilution tunnel sampling system. The heat release processes were analyzed using indicator diagrams and the relation between burning condition and particulate emissions were discussed, after systematic experiments under constant revolution speed of 2000 r/min for several load and injection timing conditions.

ディーゼル黒煙の低減に係る文献調査

飯田訓正、他１０名の委員による共著、昭和５８年度環境庁委託業務結果報告書－第4章「粒状物質の測定と性状」を担当

昭和58年度環境庁委託業務結果報告書 ((法)日本科学技術情報センター)   1984.03

Research paper (other academic), Joint Work

狭い流路を通過する予混合火炎の実験的研究 （第２報流路内における火炎の挙動）

飯田訓正，河野賢祐，川口修，佐藤豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  50巻 ( 第449号 ) 132-141 1984.01

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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流路内を高速で進む火炎の挙動を考察するためにシュリーレン写真による火炎の観察と流路に沿って時間を追ったイオン電流および光学的手法による温度の測定を行なった。その結果，前報で報告した流路内における火炎の不通過あるいは一時的な停滞現象は，流路入口部における未燃焼ガスとの乱流混合および壁への熱伝達による火炎の冷却と，流路内における熱発生との相対的な大小関係により説明されることを見出した。

狭い流路を通過する予混合火炎の実験的研究 （第１報流路入口部における火炎の挙動について）

飯田訓正，川口修，佐藤豪

日本機械学会論文集（Ｂ編） ((社)日本機械学会)  48巻 ( 第435号 ) 2344-2354 1982.11

Research paper (conference, symposium, etc.), Joint Work, Accepted

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火炎が外部へ噴出する以前の，流動を伴う狭い流路内での火炎伝播の特性を明らかにすることを目的として，火炎伝播経路に狭い流路を設置した装置を使用して実験を行った。その結果，流路に進入した火炎は，ａ.通過，ｂ.停滞後通過，ｃ.不通過，の３つの挙動を示すことを明らかにした。また，ｂ.について流路内火炎伝ぱ特性と，当量比・流路幅・流路内ガス流速・流路入口形状などがおよぼす影響を明らかにした。