最近，日本东海大学工学部机械工学科的落合成行教授等人的研发小组，对乘用车发动机运转时活塞内部的润滑油的情况，全球首次实现了可视化，同时还成功地模拟了润滑油的工作情况。
研发小组的成员除落合教授外，还包括畔津昭彦教授（工学部机械工学科）、山本宪司教授（工学部建筑学科）和高桥俊副教授（工学部动力机械工学科）。汽车发动机为了减轻活塞运动引起的部件之间的摩擦，一般会在活塞上设置金属环（活塞环），并向其供应润滑油，但此前，发动机驱动过程中的内部具体情况只能凭借推测。润滑油进如果入发动机燃烧室，就会烧机油，而且会向外部排放恶性尾气，但具体原因一直不清楚。
研发小组在落合教授的摩擦学基础上，结合了畔津教授开发的光致变色法（使润滑油的流动情况可视化的技术）、山本教授的结构解析技术和高桥副教授的多相流解析技术（模拟气液混合物质流动情况的技术），对发动机汽缸及其内部的活塞之间产生的摩擦进行了解析。山本教授通过计算确认，受到因汽缸内部的螺丝松紧程度和热量而引起的轻微变形的影响，活塞在高速驱动时会出现活塞环跳跃的现象，会产生较大的空隙。研发小组利用畔津教授开发的方法，全球首次使发动机内部的润滑油膜厚变化情况和润滑油的移动过程实现了可视化。另外，高桥副教授还成功模拟了润滑油的流动情况。
落合教授说：“利用此次的研究成果，发动机的降低成本和提高速度迈出了关键一步。另外，不仅是发动机，此次的成果还有望应用于与润滑油和摩擦有关的其他领域，所以今后会继续积累成果。”
长期与汽车厂商开展合作的畔津教授表示：“降低摩擦对改善发动机效率至关重要，尤其是活塞环的摩擦，在整体效率中的占比非常高。作为解决对策，此前一直采用改变润滑油的粘度和活塞环的张力的方法来降低摩擦，但并没有如愿解决问题。通过此次的研究，能确认普通汽车在市区行驶时的发动机转速下的润滑油情况。今后将开发更高转速下的润滑油状态可视化方法，同时还打算分析变速箱等其他部件内部的润滑油的工作情况。”(日文发布全文)
文 JST 客观日本编辑部
