【夏休み自由研究】発明からおよそ150年のエンジンがようやく進化するのか

この映像はドイツのニコラウス・アウグスト・オットーさんが製作した、1867年の「オットーサイクル」が作動する様子だ。燃料は都市ガスを使用しているので、ガソリンエンジンではないが、エンジンのルーツとなった内燃機関のひとつである。なんとものんびりと動く機械ではあるが、当時の人々が度肝をぬかれたであろうことは、想像にかたくない。

エンジンの発明と実用化からおよそ150年。これまで2サイクルやロータリーエンジンなど、様々なアイデアが試みられてきたが、自動車やバイクのエンジンでは、4サイクルエンジンがほぼ主流となっていまに至っている。しかしその基本的な構造は発明されてから、ほとんど変わっていないといえる。

熱効率60%以上を実現する究極効率エンジン「フュージン」

これは早稲田大学理工学術院の内藤健教授が考案した、全く新しい概念のエンジンだ。内藤教授は「エンジン（Engine）」に対して、これを「フュージン（Fugine）」と命名している。通常の自動車用ガソリンエンジンの熱効率は最大（全開時）で30〜35％程度なのだそうだ。つまりガソリン燃料を燃焼して得られるエネルギーから、動力に使えるのは3割ほどで、それ以外は熱などで放出してしまってるってことのようだ。

内藤教授が考案したフュージンは、その熱効率を60%以上に高め、しかも騒音の低減や低価格を実現する、新圧縮燃焼原理ということだ。ひとことでいうと「多重パルス噴流を燃焼室中央部で衝突させて圧縮する」というものらしい。これまでのエンジンは、シリンダーに吸入した燃焼ガスを、ピストンで圧縮して燃焼室で爆発させていた。この概念では、燃焼ガスを他方向から超高速で噴出させて、燃焼室の中央で圧縮し自然発火させるという。

コンピューターでシュミレーションされてきた、この究極熱効率エンジンは実用に向けて、実際に燃焼実験もされている。

さらに教授によると、このエンジンが搭載された自動車は空を飛ぶエアカーに発展させることも可能だという。自動車やバイクが発明されて、様々な工夫と改良がなされて、その性能は飛躍的に進歩してきたと思うが、前述のようにエンジンの基本的な構造は、発明以来ほとんど変わっていないし、ゴムのタイヤで地上を走るというのも変わらない。このような全く新しい発明によって、自動車やバイクが空中を自由に走り回る未来がやってくるのだろうか。