【人とくるま】レーザー関連技術3件が自動車技術会賞を受賞

もう一点，論文賞を受賞したのは，徳島大学の出口祥啓氏と，トヨタ自動車，スズキ自動車らのグループが発表した「CT半導体レーザ吸収法を用いたエンジン筒内の2次元時系列温度分布計測」。

エンジンの燃焼特性を測定する方法として，レーザー誘起蛍光法などによるエンジンのピストン内部の計測があるが，エンジンの改造して計測窓を設置する必要があるなど煩雑だった。

今回開発したのは，半導体レーザー吸収法にCT（Computed Tomography）を組合せたCT半導体レーザー吸収法。この方法は，エンジンヘッドとエンジンブロックの間にCT計測セルを挟み込むことにより，筒内の2次元温度・濃度分布が計測できるというもの。

具体的には，ピストン筒内上部の円周上に，レーザーを照射する窓と対抗側に受光窓を複数設けたガスケット状の薄型計測プローブを挟み，温度やCO₂など計測の目的に適した波長のレーザーを入れ，動作するエンジン筒内での吸収を計測して画像を再構成する。この方法により，エンジン筒内における2次元時系列温度計測を世界で初めて達成した。

技術開発賞は，トヨタ自動車の青山宏典氏らが開発した「高速燃焼とグローバル生産を可能にした新レーザクラッドバルブシート技術」が受賞した。

エンジン内部に燃料と空気の混合気を吸入する吸気ポートは，吸気バルブが高速で当たるため，エンジンとは別素材である鉄系の材料でできたバルブシートと呼ばれる部品を圧入して形成されている。しかし，バルブシートをエンジンに密着させるためにはある程度の厚さが必要であることが，吸気ポートの設計形状を制限しており，エンジンの燃焼効率を向上する妨げとなっていた。

今回研究グループは，レーザーを用いてエンジンにバルブシート材料粉末を直接肉盛りする技術を開発した。従来にも試された技術だったが，今回は半導体レーザーを用い，エンジンではなくレーザーヘッドを動かして円形に肉盛りすることでコンパクトな生産設備を実現した。粉末材料にはエンジンの材料であるアルミと親和性の高い銅とセラミックスを混合したものを開発した。

この技術により，世界最高の吸気効率を有する理想的な直線ポート形状を具現化し，高い熱効率（ガソリン車40%，HV車41%）を達成した。また，ガソリンだけでなく，再生可能エネルギーであるバイオエタノールに対しても高い信頼性を有する新合金と，高効率でロバスト性に優れた新工法を開発したことで，持続可能な社会の実現にも貢献することが高く評価された。