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世界初の大型舶用低速エンジン向け可変圧縮比機構を開発しました

2017年10月18日

 

 当社は,株式会社IHI(以下「IHI」)と共同で,大型舶用低速エンジンの燃費を大幅に改善できる可変圧縮比機構(Variable Compression Ratio system,以下「VCR機構」)を世界で初めて開発しました。VCR機構を大型舶用低速エンジンに用いることで,エンジン出力や,使用燃料に応じた最適の圧縮比(※1)に調整でき,船舶運航時の燃料費と排ガスの削減に大きく貢献します。さらには船舶が使用する燃料の選択肢拡大にも寄与できます。

 

 一般にエンジンは,圧縮比が高いほど燃料消費率(燃費)が良くなります。従来のエンジンでは構造上,圧縮比が固定されており,燃費改善は限定的でした。しかし,今回開発した,油圧シリンダをピストン棒下部に組み込んだVCR機構を,大型舶用低速エンジンに装備することで,エンジン出力に応じた最適圧縮比へ自由に変更できます。これにより燃費が大幅に改善され,運航条件によっては年間最大で1億円(※2)程度の燃料費削減が期待できます。

 

 また,燃料成分が細かく規格化されていない船舶用燃料では,最適な燃焼を得るために,成分に応じた異なる圧縮比が必要となります。VCR機構を採用することで,燃料成分に応じた最適圧縮比でエンジンを運転でき,安定した燃焼が得られ,信頼性向上や排気の浄化などに寄与可能となります。環境面においても,VCR機構を採用することによる燃費改善に伴い,さらなるCO2の削減(※3)が可能となります。規制が強化されている排気中の窒素酸化物(NOx)の排出率についても,電子制御エンジンの特徴との組み合わせにより,国際規制値をクリアできます。VCR機構が搭載されている大型舶用エンジンを使用することで,時期や場所を問わず,エンジン出力に最適化した燃費の良い安定した運転が可能となり,航行計画の自由度も大幅に拡大します。

 

 従来から圧縮比を可変とすることによる効果は周知されていましたが,複雑な構造による様々な制約のため,技術的に開発が困難でした。当社は,前身である株式会社播磨造船所時代の1948年から大型舶用低速エンジンの製造に携わっており,今まで培ってきた豊富な経験と,多岐にわたる産業分野で蓄積された最新の油圧,シール,潤滑,構造強度,制御などの卓越した技術を十分に応用し,様々な要素試験の積み重ねにより,このたび,VCR機構を開発し,当社相生工場にて,実機同様の国内最大級の大型舶用低速の試験専用エンジンにVCR機構を搭載して実証試験にも成功しました。

 

 当社とIHIは,当社が製造する大型舶用低速エンジンのライセンサであるウィンターツール ガス&ディーゼル社(所在地:スイス)と共同で,このVCR機構を搭載した舶用エンジンの商用化に向けた共同開発を既に進めており,早期の製品化を目指しています。今後も当社は,IHIと連携し,舶用エンジンの性能改善に努めるべく関連技術の開発に取り組んでいきます。

 

 

(※1)ピストンにより圧縮されるシリンダ内の容積比のこと。
(※2)大型コンテナ船の場合,42,750kW出力のエンジン使用を前提に,船速を約20%減速しようとすると,エンジン出力は約50%まで低減される。この船速にてVCR機構による最適圧縮比を設定することにより,年間7,000時間の運行ケース試算では,年間最大で1億円程度の燃料費削減が期待できる。
(※3)東京ドーム4個分相当の,年間約8,800トンを削減することができる。一般世帯に換算すると,年間CO2排出量の1,600世帯分相当。

 

 

 VCR機構
【VCR機構搭載のエンジン断面図】

 

 

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