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舶用大型低速ディーゼル機関の　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CO2削減技術の研究開発平成21年度成果 平成22年4月6日 三井造船株式会社 機械?システム事業本部 機械工場 ディーゼル設計部 １．目的：　大型低速ディーゼル機関の熱効率は最高50%を超えるまでに至ったが、熱効率向上の余地は少なく、その開発スピードは鈍っている。また、今後NOx排出規制は強化されるが、一般的にはNOx削減率と熱効率はトレードオフ関係にあり、CO2削減とは相反するのが実状である。　一方、排気エネルギは投入燃料発熱量の約25%を占める。そこで、燃料噴射あるいは排気弁駆動を電子制御化した機関を対象に、機関単体のみならず排熱回収も含め、総合熱効率を向上させるとともに、脱硝装置（EGR/SCR等）とも組合せ、NOx排出量を増やすことなく、CO2削減を図る技術を開発する。 １．事業概要 企業名：三井造船 NOx 従来技術の延長上 燃費 西暦 50% 図１　大型低速ディーゼル機関（MAN-BW機関）の熱効率(燃費)の推移 図2　大型低速機関の ヒートバランス図 図3　NOxと燃費(CO2）の関係 ２．開発内容 ①可変機構の電子制御化 　?燃料噴射、排気弁開閉タイミング、EGR　　可変弁、過給機可変ノズル（VTA）等の各負荷毎の最適な制御 ②低負荷域での燃焼最適化技術開発 　?可変噴孔噴射ノズル 　?複数燃料噴射弁のタイミング差設定 　?PCCI（予混合圧縮自着火）燃焼技術 　 ①THSによる動力回収 　　THS：Turbo Hydraulic System 　　安価?コンパクトな油圧での動力回収システム ②EGSによる回収率増加 　　EGS： Exhaust Gas Separation System 　　エンジン熱効率を変えずに回収率を増加させ、 　　過給機後流側へのコンパクトなSCRを装備する 　　ことが可能（NOx三次規制対応） （１）部分負荷性能改善：２％削減 　　負荷パターン全域でのCO2削減：２％ （２）総合熱効率改善（排熱回収）：５％ （３）低炭素燃料適用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＿＿留出油適用技術開発：２％　　　　　　　　　　　　　　　　＿＿電子制御式????????????機関検討：２０％ 　　部分負荷　　　　　　　　　　　　　排熱回収　　　　　　　　　　　　　（過給機可変ノズル：VTA）　　　　（THS+EGS) 燃料噴射?排気弁開閉タイミング、EGR率 機械式 電子制御式 燃費 負荷 50% 75% 100% 低炭素燃料適用時の技術的課題の検証 ガスインジェクション機関の燃焼最適化基礎検討 VTA適用時（部分負荷） 過給機余剰エネルギーを利用した、コンパクト?安価な油圧での動力回収システム 油圧ポンプにて発生した油圧により、クランク軸に装備した 油圧モータを駆動させ、動力回収を行なうシステム 2.1　THS（Turbo　hydraulic System）開発 単体試験完了済 共通台装備　　　　　→スペース大 油圧ポンプ 減速機 過給機　　　　　　　　　　　サイレンサ 油圧モータ THSイメージ ?コンパクト化　　　　　　　　　　　　　　　（過給機に装備）　　　　　　　　＿→共通台不要 ?クランク軸付モータ開発 ?油圧制御システム開発 油圧ポンプ（航空転用） 減速機 掃排気行程の前半では高温の燃焼ガスが、後半では燃焼ガスと空気が混合された低温のガスが、一つの排気管に排出されて混合し、中温の排ガスとなる。前半部を高温?高圧排ガスとして、後半部の低温排ガスと分離する。 ?排熱回収量増加：１～２％ ?過給機出口温度の上昇：触媒劣化領域温度レベルより高温 　　　　　　　　　　　　　　　　　→SCRの過給機後への設置が容易　 ?低温ガスの掃気への再循環：過給機容量コンパクト化　及び 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　EGR効果によるNOx低減（若干） 2.2　高低温排気分離システム：EGS（Exhaust Gas 　　　 　　　Separation System）開発 EGS適用時 現状 触媒劣化領域 SCR　　　　　　　（＆?????） SCR　　　　　　　 排???温度（11K98MC(Mk7)／ISO条件） 平成21年度：試験機関での検証試験（平成23,24年度）に向けた基礎試験等の実施　　　　　　　　　　　 ①燃焼最適化技術：基礎試験実施 ②THS：油圧ポンプ?モータ単体性能確認 ③EGS：単気筒試験機関での基礎試験実施 平成22年度：試験機関適用技術?システム仕様決定?試運転開始　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ①燃焼最適化技術：大型