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エンジンはまだ終わらない！早稲田・草鹿研究室が挑む次世代燃料の最前線

2026年07月25日 18:00

「エンジン研究と開発はこれからの時代、ますます重要」――そう語るのは早稲田大学理工学術院の草鹿仁教授だ。今回は特別編として、草鹿研究室の9つの実験室で学生たちが取り組む研究の現場をリポートする。

まず紹介するのは、冷間始動時の排出ガスをエタノール混合燃料でどこまでクリーンにできるかを研究する田村賢治さん（修士2年）。エンジン始動直後や気温が低いときは触媒が十分に温まらず、排ガス浄化が難しい。そこで田村さんが注目するのが、ガソリンにエタノールを混ぜた燃料だ。直噴エンジンでは冷間時に燃料が蒸発しきれず未燃のまま排出される課題があるが、エタノールを混ぜると蒸発しやすくなる半面、蒸発時の熱量が大きく特性が悪化する面もある。このプラスとマイナスのバランスを基礎実験とエンジン実機の両輪で解明し、噴射量や噴射タイミングなど最適な燃焼制御を突き止めるのがゴールだ。世界で1.5億台ともいわれるトヨタのようなメーカーにとって、既存のガソリン車をエタノール20％（E20）燃料でカーボンニュートラルに近づけられるかは切実なテーマ。古いクルマに乗り続ける人を置き去りにしない現実解が、このデータの積み重ねの中に眠っている。

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続いて、大型トラック用ディーゼルエンジンでバイオ燃料HVOの実力を確かめる甲斐中朝日さん（4年）の実験室へ。重量車は電動化が難しく、既存の内燃機関を生かした脱炭素化が現実的だ。そこで注目されるのがHVO。植物油や廃食油からつくられるカーボンニュートラルな軽油代替燃料で、市販のディーゼルエンジンにそのまま使っても問題なく作動することが確認できている。実験では圧縮空気を送り込むコンプレッサーで実際の過給環境に近い条件をつくり、燃焼と排出ガスの変化を測定。現在はHVOの混合濃度を段階的に引き上げており、NOxの排出性能は通常のディーゼル燃料と互角だが、PMがやや増加する傾向がある。これを抑えながらHVO濃度を高めるのが次の課題だ。電動化しにくい現場こそ、バイオ燃料が最も現実的な選択肢になるかもしれない。

さらに、トヨタ「カムリ」搭載エンジンを使い、三元触媒とe-fuelの相性を確かめる研究など、9つの実験室ではそれぞれのテーマに学生10名が取り組んでいる。エンジン熱効率50％超、E20やHVOといった次世代燃料の利用、触媒と熱マネジメント研究の最前線を支えるのは、一人ひとりの地道な研究の積み重ねだ。草鹿教授が語る「まとめ」も含め、全3回の特別編の第3回としてお届けする。