カーボンニュートラル社会の実現に向けて火花点火エンジンには超高圧縮比・超希薄燃焼による究極の熱効率向上が求められる。燃料には酸素過多の条件で増長するノッキングを抑制するために低温域では着火性が低く、希薄条件で増長する燃焼変動を抑制するために高温域では着火性が高いという、温度域により相反する着火特性が求められる。

下図に、詳細反応機構により求めたメタン、エタン、レギュラーガソリンサロゲート燃料S5R、プレミアムガソリンサロゲート燃料S5Hの着火遅れ時間の温度依存性を示す。メタンは、着火遅れ時間が最も長い炭化水素である。エタンの着火遅れ時間は低温域ではメタンのそれと同程度であり、ガソリンのそれよりも二桁程度長いが、高温域ではメタンのそれから離れ、ガソリンのそれと同程度まで短くなる。また、実験式により求めたメタン、エタン、S5Rの層流燃料速度を示す。メタンの層流燃焼速度はメタン、ガソリンのそれらよりも2割程度大きい。このようなエタンの着火・燃焼特性に着目すると、ガソリンにエタンを添加することは高い燃焼安定性と高い耐ノック性と高い燃焼安定性を両立させる燃料設計の一例になると考えられる。

ガソリンにメタンまたはエタンを添加したデュアル燃料もよりエンジン運転を行い、ガソリンへの気体燃料添加が燃焼特性、ノック限界点火時期に及ぼす影響を調べた。レギュラーガソリンをベースとしたデュアル燃料のノック限界点火時期をプレミアムガソリンのそれと比較することにより、気体燃料添加の耐ノック性向上効果を定量的に評価した。