新型無振動／高効率3気筒内燃エンジンを試作し、燃料による駆動運転に成功名古屋工業大学

名古屋工業大学大学院工学研究科の石野洋二郎教授らの研究グループは2022年7月7日、新たに考案した無振動かつ無揺動の機構（メカニズム）に基づいた、新型無振動で高効率の3気筒内燃エンジンを設計、製作し、モーター等のアシストを必要としない燃料による駆動運転に成功したと発表した。輸送機械や発電装置に、この内燃エンジンが広く用いられるようになることが期待される。

同グループは自動車用動力システムや発電システムのダイバーシティー（多様性）を目指して研究を行っている。電動車であっても、多くの国民の利便性に配慮すれば、ハイブリッドシステムやレンジエクステンダー（航続距離延長装置＝内燃発電機）搭載も現実的であり、この際には、内燃エンジンを必要とする。ただし、パワーユニットダイバーシティーは、内燃エンジンがそのままであることを良しとせず、低振動性や低ガスリークによる高効率性といった、より良い特性を持つ機構や型式を模索することを要求している。

この機構をエンジンに応用すると、ロータリーエンジン（Wankelエンジン）の低振動性という利点、作動流体のシールが困難で漏れが多く、低効率という欠点、ピストンエンジンの低リーク性による高効率という利点、クランク軸の複雑性、クランクとピストンをつなぐコンロッドの存在、コンロッドとピストンの運動による振動発生という欠点のうち、両者の利点を持ち、欠点のない内燃エンジン（コンプレッサー、ポンプも含む）を開発する形になる。

一般的なロータリーエンジンの構造

通常の3気筒ピストンエンジン部品（ピストン、コンロッド、クランクシャフト）

研究では、新しく考案した無振動、無揺動の特性を持つ機構「ベース・ラジアル機構（仮称）」を活用し、両者の利点を持ち合わせ、欠点のない内燃エンジンを開発した。

燃料により自立駆動し発電する試作エンジン。発電電力による電球の点灯。

ベース・ラジアル機構とは、簡単な規則で運動する「ベースライン」と「ラジアルライン」、それらの幾何学的関係で重心位置が決定される「軌道ユニット」を基本としている。同一平面に、3以上の基本ユニットを配置するとき、運動する複数の軌道ユニットは、合成重心が移動せず、総運動エネルギーが変化しない。

エンジン（あるいはポンプ）設計にベース・ラジアル機構を応用する場合は、シリンダーをベースラインに設置し、軌道ユニットをピストン形状にすることにより、振動がなく、滑らかな回転のエンジンとなる。また、極めて作動流体の漏れが少なく、高効率が期待できる。

さらに近年の小型エンジンは、3気筒エンジンの採用が多いため、現実的な薄型3気筒エンジンが提供できる。また、3気筒エンジン用クランクシャフトやコンロッドが不要になるため、部品数が減り、製造費用を低減できる。

試作したエンジンは、ロータリーエンジンより高効率で、コンロッド式ピストンエンジンより低振動なため、複雑なクランクシャフトとコンロッドを一掃する可能性がある。研究では意図的に耐久性を度外視し、成功にたどりついたことから、今後は耐久性を考慮。製造企業と共同研究し、実社会で役に立つ製品を開発することも視野に入れる。

新型無振動／高効率3気筒内燃エンジンを試作し、燃料による駆動運転に成功　名古屋工業大学