도쿄공업대학과 게이오기주쿠대학의 연구그룹은 공기 과잉률을 올린 초희박 연소 가솔린 엔진에 관내수 분사를 적용해 승용차용 가솔린 엔진으로 세계 최고 수준의 도시 열효율 52.6%를 달성했다.
초희박 연소 가솔린 엔진에서는 저온 연소에 의한 냉각 손실의 저하에 수반하여 열 효율의 대폭적인 향상이 기대되지만, 열 효율의 향상에는 고부하 영역에서의 노킹 억제와 냉각 손실 저감이 불가결하다.종래의 이론 공연비에서 가솔린 엔진 물 분사의 대부분은 물을 흡기 포트로부터 분사한다.이 경우, 공기·연료의 혼합기는 비교적 균일하게 냉각되지만, 혼합기에 물의 균일 첨가에 의해 연소 속도가 크게 저하되기 때문에, 초희박 연소에 있어서는 연소 불안정성의 증가가 우려된다 .
그래서 본 연구에서는, 물을 통내에 직접 분사하고, 점화 플러그 근방을 피하고 피스톤 표면 부근에 수증기를 집중적으로 분포시키는 「층상 수증기 차열」을 제안.이것에 의해 초희박 연소에서도 연소를 악화시키지 않고 물의 냉각 효과를 얻을 수 있고, 또한 피스톤 근처의 미연 영역에서 많이 발생하는 노킹과 피스톤 표면으로부터 외부로의 큰 냉각 손실을 효과적으로 저감할 수 있다.
결과적으로 각종 조건을 최적화하고 공기 과잉률을 2정도까지 올려 압축비를 최종적으로 17까지 올리면서 지금까지 40% 정도였던 승용차용 엔진의 순열효율을 51.5%, 도시열효율 (연소가스가 실린더 내에서 피스톤 상면으로 하는 일(도시 작업)을 투입열량으로 나눈 값)을 52.6%로 향상시켜 승용차용 가솔린 엔진으로는 세계 최고 수준의 열효율을 달성했다.
향후는 수증기 분포와 열유속의 동시 계측 등에 의해 열효율 향상의 기구 해명을 진행시켜, 물 분사 인젝터의 형상이나 설치 위치를 포함한 최적화에 의해 열효율을 더욱 향상시킬 수 있다고 하고 있다.
