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RT-flexコモンレール式電子制御エンジン
環境技術の 新動向
2013年5月
Copyright © 2013 DIESEL UNITED, LTD. All Rights Reserved.
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はじめに
RTRT--flexflex機関、機関、WW--XX機関は、大型舶用低速機関で機関は、大型舶用低速機関で
唯一コモンレール技術を採用。唯一コモンレール技術を採用。
その開発の歴史と進化、そのユニークな技術によりその開発の歴史と進化、そのユニークな技術により
得られるメリット、また、環境対応技術について紹介。得られるメリット、また、環境対応技術について紹介。
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RT-flexコモンレール式電子制御エンジン環境技術の動向
1.1.RTRT--flexflexコモンレール式電子制御エンジンについてコモンレール式電子制御エンジンについて
2.2.flexflexテクノロジーテクノロジー 開発の歴史開発の歴史
3.3.flexflexテクノロジーの進化テクノロジーの進化
4.4.flexflexテクノロジーの応用(1)テクノロジーの応用(1) IMOIMO NNOOxx規制への対応規制への対応
5.5.flexflexテクノロジーの応用(2)テクノロジーの応用(2) 低負荷運転への対応低負荷運転への対応
6.6.IMOIMO NOxNOx TierTierⅢⅢ規制対応規制対応
目 次
1.1.RTRT--flexflexコモンレール式電子制御エンジンについてコモンレール式電子制御エンジンについて
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1.1.RTRT--flexflexコモンレール式電子制御エンジンコモンレール式電子制御エンジンについて
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世界初の電子制御大型舶用低速機関世界初の電子制御大型舶用低速機関であるである6RT6RT--flex58Tflex58T--BBが就航したのは、が就航したのは、20012001年年
全負荷域でのスモークレスオペレーションの実現全負荷域でのスモークレスオペレーションの実現低負荷域での燃費低減など低負荷域での燃費低減など
時代の要請に先駆けた機能、性能を証明。時代の要請に先駆けた機能、性能を証明。
その後の時代の要請に適切に対応その後の時代の要請に適切に対応
更なる環境対応の要請更なる環境対応の要請20012001年年 IMOIMO NOxNOx規制規制 TierTierⅠⅠ 対応対応20112011年年 IMO NOIMO NOxx規制規制 TierTierⅡⅡ 対応対応20162016年年 IMOIMO NONOxx規制規制 TierTierⅢⅢ 対応対応 (未確定)(未確定)
更なる燃料消費量削減要請更なる燃料消費量削減要請低負荷域から高負荷域まで、全負荷域で連続運転可能。低負荷域から高負荷域まで、全負荷域で連続運転可能。低回転化低回転化 →→ ロングストローク化ロングストローク化
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1.1.RTRT--flexflexコモンレール式電子制御エンジンコモンレール式電子制御エンジンについて
機種別初号機就航の歴史機種別初号機就航の歴史
20020033年年 RTRT--flex58TBflex58TB(DU(DU建造の建造のflexflex初号機)初号機)
20002000 20052005 20102010 20152015
20012001年年RTRT--flex58Tflex58T--BB
20032003年年RTRT--flex60Cflex60C
20042004年年RTRT--flex96Cflex96C
20052005年年RTRT--flex50flex50
20062006年年RTRT--flex84Tflex84T--DD
20062006年年RTRT--flex68flex68--BB
20092009年年RTRT--flex82Tflex82T
20092009年年RTRT--flex82Cflex82C
20122012年年WW--X35X35
20132013年年flex58Tflex58T--DD ERER--33
20142014年年WW--X82X82
20142014年年WW--X72X72
20132013年年22月時点月時点 就航数就航数 ((合計合計653653隻)隻)
DUDUDUDU
DUDU
DUDU
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1.1.RTRT--flexflexコモンレール式電子制御エンジンコモンレール式電子制御エンジンについて
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バルチラ低速機関は、バルチラ低速機関は、20122012年以降の受注は、年以降の受注は、100%100%電子制御機関となっています。電子制御機関となっています。
RTRT--flexflex機関の信頼性、高性能、使いやすさの証!機関の信頼性、高性能、使いやすさの証!
累積受注数 1029台
22..flexflexテクノロジーテクノロジー 開発の歴史開発の歴史
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2.2.flexflexテクノロジーテクノロジー 開発の歴史開発の歴史
個別の油圧駆動個別の油圧駆動電子制御燃料噴射ポンプ電子制御燃料噴射ポンプ
第第11世代世代 第2世代第2世代
技術
の進
化技
術の
進化
第第33世代世代RTRT--flexflex機関機関
一歩先を行く技術!一歩先を行く技術!
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2.2.flexflexテクノロジーテクノロジー 開発の歴史開発の歴史
FOFOの昇圧と噴射タイミングは個別に制御の昇圧と噴射タイミングは個別に制御
それぞれのそれぞれの FOVFOVのの
噴射タイミングを個別に制御噴射タイミングを個別に制御
FOPFOPによりによりFOFOレール圧レール圧(=(=FOFO噴射圧力)を制御噴射圧力)を制御
精度の良い精度の良いFOFO噴射量の制御噴射量の制御
第1,2世代第1,2世代
第2世代から、第3世代(第2世代から、第3世代(flexflexコモンレール)への飛躍コモンレール)への飛躍
第3世代第3世代RTRT--flexflex機関機関
FOVFOVの噴射タイミングの噴射タイミング
は全て同じは全て同じ
精密な精密なFOFO噴射圧力は噴射圧力は
制御不可制御不可
プランジャーのプランジャーの動作を電子制御動作を電子制御
サーボ油の脈動防止にサーボ油の脈動防止にアキュムレータが必要アキュムレータが必要
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3.3.flexflexテクノロジーの進化テクノロジーの進化
サプライユニットのシンプル化サプライユニットのシンプル化
コントロールポンプ不要コントロールポンプ不要
制御システムの進化制御システムの進化
FASTFAST弁開発&適用弁開発&適用
その他その他
1212Copyright © 2013 DIESEL UNITED, LTD. All Rights Reserved.
3.3.flexflexテクノロジーの進化テクノロジーの進化
サプライユニット配置の変遷サプライユニット配置の変遷(RT(RT--flex58Tflex58T--DD機関)機関)
RTRT--flex58Tflex58T--DD RTRT--flex58Tflex58T--D V1D V1 RTRT--flex58Tflex58T--D V2D V2
サプライユニット(油圧源ユニット)をシンプル化、部品点数削減サプライユニット(油圧源ユニット)をシンプル化、部品点数削減
オリジナルオリジナルオリジナル 201020102010 201120112011VV型サプライユニット型サプライユニット
直列型直列型サプライユニットサプライユニット
1313Copyright © 2013 DIESEL UNITED, LTD. All Rights Reserved.
3.3.flexflexテクノロジーの進化テクノロジーの進化
コントロールポンプ不要コントロールポンプ不要
サーボ油源を利用できるようにし、サーボ油源を利用できるようにし、コントロール油不要!コントロール油不要!
コントロールポンプ(電動)不要コントロールポンプ(電動)不要コントロールレール不要コントロールレール不要コントロール圧力監視不要コントロール圧力監視不要
低メンテナンス費用低メンテナンス費用起動前のポンプ起動不要起動前のポンプ起動不要
廃廃 止止
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3.3.flexflexテクノロジーの進化テクノロジーの進化
制御システムの進化制御システムの進化
UNICUNIC
WW--X35,40,62,72X35,40,62,72
電源モジュール不要電源モジュール不要シリンダ注油制御一体シリンダ注油制御一体
などなど更に利便性向上更に利便性向上
55種類あった制御用モジュールが、種類あった制御用モジュールが、11種類に削減。種類に削減。
→高機能化、シンプル化を実現し、利便性を大幅に向上→高機能化、シンプル化を実現し、利便性を大幅に向上
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3.3.flexflexテクノロジーの進化テクノロジーの進化
燃料噴射系の進化燃料噴射系の進化
FASTFAST ノズルの適用ノズルの適用(( FuelFuel Actuated Sacless Technology )Actuated Sacless Technology )
サックボリューム内の燃料の燃焼室への漏れを防止サックボリューム内の燃料の燃焼室への漏れを防止
燃焼室の清浄度燃焼室の清浄度 向上向上
燃料消費率の改善燃料消費率の改善
flexflexコモンレール+コモンレール+FASTFAST弁弁 == 先端燃料噴射先端燃料噴射
現在適用可能機種現在適用可能機種
WW--XXシリーズシリーズRTRT--flex58Tflex58T--DD ERER--33
RTRT--flex50flex50--B/DB/D
今後、各機種へ順次展開今後、各機種へ順次展開
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3.3.flexflexテクノロジーの進化テクノロジーの進化
RTRT--flexflex機関のコモンレールテクノロジーは、機関のコモンレールテクノロジーは、
次世代の次世代の超ロングストローク機関超ロングストローク機関である、である、WW--XXシリーズで更なる進化シリーズで更なる進化
を遂げます。を遂げます。
WW--X35X35
WW--X40X40
WW--X62X62
WW--X72X72
WW--X82X82
WW--X92X92
4.4.flexflexテクノロジーの応用(1)テクノロジーの応用(1)
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IMOIMO NOxNOx規制への対応規制への対応
1818Copyright © 2013 DIESEL UNITED, LTD. All Rights Reserved.
4.4.flexflexテクノロジーの応用(1)テクノロジーの応用(1) IMOIMO NOx NOx 規制対応規制対応
NOxNOx排出率規制を満足し、かつ、燃料消費率を 小限に抑えることが求められる。排出率規制を満足し、かつ、燃料消費率を 小限に抑えることが求められる。
第第33世代電子制御機関(コモンレール)技術をフルに活用し、実現!世代電子制御機関(コモンレール)技術をフルに活用し、実現!
NOxNOx排出率排出率
TierTierⅠⅠ::17 17 g/kWhrg/kWhrTierTierⅡⅡ::14.4 14.4 g/kWhrg/kWhrTierTierⅢⅢ::3.4 3.4 g/kWhrg/kWhr(<130(<130rpm)rpm)
((ECAECA外は、外は、TierIITierII規制適用)規制適用)
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燃料消費率と燃料消費率とNONOxx排出率は、相反するものですが、排出率は、相反するものですが、RTRT--flexflex機関では、燃料消費率機関では、燃料消費率の悪化を 小限に抑えつつ、の悪化を 小限に抑えつつ、NONOxx排出率規制をクリアできます。排出率規制をクリアできます。
SFOCSFOC
機械式機械式機関機関
NONOXX
FlexFlex機関機関
SFO
C
SFO
C (
燃料
消費
率)
(燃
料消
費率
)
Flame temperatureFlame temperature ((火炎温度火炎温度))
NO
x Em
issi
ons
NO
x Em
issi
ons
4.4.flexflexテクノロジーの応用(1)テクノロジーの応用(1) IMOIMO NOx NOx 規制対応規制対応
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シーケンシャル燃料噴射シーケンシャル燃料噴射 :: 燃料弁毎の燃料噴射開始時期をずら燃料弁毎の燃料噴射開始時期をずらしし、、
燃焼 高温度を抑える燃焼 高温度を抑える。。((細かな噴射圧力制御も併用)細かな噴射圧力制御も併用)
燃料弁燃料弁入口圧力入口圧力
針弁リフト針弁リフト
各燃料弁を個別に制御可能各燃料弁を個別に制御可能
4.4.flexflexテクノロジーの応用(1)テクノロジーの応用(1) IMOIMO NOx NOx 規制対応規制対応
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シーケンシャル燃料噴射シーケンシャル燃料噴射 熱発生率例熱発生率例
7RT-flex84TD (R1) 100%L [ 0°/6°/2°(#1 / #2 / #3) ]
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
Pcyl
. ( b
ar )
Tier 1 spec
Tier 2 Pre-test
従来の噴射パターン従来の噴射パターンシーケンシャル燃料噴射シーケンシャル燃料噴射
シリンダ内圧シリンダ内圧
なだらかなシリンダ圧力上昇なだらかなシリンダ圧力上昇
0
50
100
150
200
250
300
-20 -10 0 10 20 30 40 50 60
Crank Angle (deg.)
H. R
. [ d
Q/dθ
] ( k
J/C
.A )
熱発生率熱発生率 熱発生率ピークの低下熱発生率ピークの低下
シーケンシャル燃料噴射により、シーケンシャル燃料噴射により、高圧噴射による高圧噴射による良好な燃焼を維持したまま良好な燃焼を維持したまま、熱発生率を抑制し、、熱発生率を抑制し、低燃費と低低燃費と低NOxNOx排出率を両立します。排出率を両立します。
高圧噴射は、燃料噴霧を微細化し、噴射後の高圧噴射は、燃料噴霧を微細化し、噴射後の燃焼期間が短縮され、燃料消費率の低減に寄燃焼期間が短縮され、燃料消費率の低減に寄与します。与します。
噴射圧力噴射圧力を低く設定し、燃料噴射率を低下させ、を低く設定し、燃料噴射率を低下させ、
熱発生率を抑制熱発生率を抑制する方法もありますが、粗悪燃する方法もありますが、粗悪燃料使用時などは、後燃え期間がより長くなるなど料使用時などは、後燃え期間がより長くなるなどによる燃焼室の損傷リスクが増加します。による燃焼室の損傷リスクが増加します。
4.4.flexflexテクノロジーの応用(1)テクノロジーの応用(1) IMOIMO NOx NOx 規制対応規制対応
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RTRT--flexflex機関の排気弁駆動機関の排気弁駆動
排気弁開閉タイミングも電子制御化されており、フレキシブルな制御が可能排気弁開閉タイミングも電子制御化されており、フレキシブルな制御が可能
4.4.flexflexテクノロジーの応用(1)テクノロジーの応用(1) IMOIMO NOx NOx 規制対応規制対応
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排気弁開閉を的確に細かく制御できることにより、低排気弁開閉を的確に細かく制御できることにより、低NONOxx低燃費を実現低燃費を実現
RTRT--flexflex機関の排気弁駆動機関の排気弁駆動
排気弁遅開き排気弁遅開き膨張行程を長くとり、膨張膨張行程を長くとり、膨張仕事の増加を図る仕事の増加を図る
排気弁遅閉じ排気弁遅閉じ排気弁の閉じるタイミングを遅くする排気弁の閉じるタイミングを遅くする→→ 実圧縮工程の減少実圧縮工程の減少→→ 機械損失の減少機械損失の減少
掃気圧上昇掃気圧上昇実圧縮工程減少を補う実圧縮工程減少を補う((PcompPcomp..の計画はの計画はTier1Tier1と同レベルと同レベル))吹き抜け空気量が増加吹き抜け空気量が増加(燃焼室の温度低下)(燃焼室の温度低下)
圧縮比変更圧縮比変更実圧縮工程減少を補う実圧縮工程減少を補う
燃焼温度低減燃焼温度低減実圧縮工程減少により圧縮温度が実圧縮工程減少により圧縮温度が低下低下 →→ NOxNOx生成量が減少生成量が減少 Tier Tier ⅠⅠ
Tier Tier ⅡⅡ
4.4.flexflexテクノロジーの応用(1)テクノロジーの応用(1) IMOIMO NOx NOx 規制対応規制対応
5.5.flexflexテクノロジーの応用(2)テクノロジーの応用(2)
低負荷運転への対応低負荷運転への対応
25
5.5.flexflexテクノロジーの応用(2)テクノロジーの応用(2) 低負荷運転への対応低負荷運転への対応
燃料噴射弁燃料噴射弁数の制限による良好な燃料噴霧の形成数の制限による良好な燃料噴霧の形成
低回転数の低減低回転数の低減 ::R1R1回転数の回転数の1010--1212%%(6(6RTRT--flex50flex50::13rpm)13rpm)
燃焼性改善により特別な対策燃焼性改善により特別な対策なしでなしで低負荷連続運転が可能低負荷連続運転が可能
機械的な前後進切替装置が無い機械的な前後進切替装置が無いためため前後進の切替がスムーズ前後進の切替がスムーズにに行われ港湾内等での操船が容易行われ港湾内等での操船が容易となるとなる
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5.5.flexflexテクノロジーの応用(2)テクノロジーの応用(2) 低負荷運転への対応低負荷運転への対応
RTRT--flexflex機関機関
機械式機関機械式機関
SSampleample
低負荷域でも、適切な圧縮圧力と良好な燃焼を確保低負荷域でも、適切な圧縮圧力と良好な燃焼を確保
負荷ごとに 適な負荷ごとに 適な排気弁排気弁開閉開閉タイミングタイミングを実現を実現
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5.5.flexflexテクノロジーの応用(2)テクノロジーの応用(2) 低負荷運転への対応低負荷運転への対応
FlexFlex機関のチューニング機関のチューニング Low Load Low Load チューニングチューニング
低負荷の燃料消費率低減を目的としたチューニング方法低負荷の燃料消費率低減を目的としたチューニング方法
低負荷マッチング過給機低負荷マッチング過給機
75%75%負荷以下で掃気圧力上昇負荷以下で掃気圧力上昇
排ガスバイパス弁を85%負荷以上で自排ガスバイパス弁を85%負荷以上で自
動的に開とし、約動的に開とし、約44%の排ガスをバイパ%の排ガスをバイパ
スさせる。スさせる。
各負荷最適な排気弁タイミングにより、各負荷最適な排気弁タイミングにより、
適切な圧縮圧力を確保適切な圧縮圧力を確保
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5.5.flexflexテクノロジーの応用(2)テクノロジーの応用(2) 低負荷運転への対応低負荷運転への対応
RTRT--flexflex機関のコモンレールテクノロジーにより機関のコモンレールテクノロジーにより
低負荷域でも、低負荷域でも、
・高圧噴射、噴射燃料弁数の制限・高圧噴射、噴射燃料弁数の制限
→良好な燃焼性を維持→良好な燃焼性を維持
・燃料消費率の悪化を 小限にとどめることが可能・燃料消費率の悪化を 小限にとどめることが可能
・安定した回転数を維持・安定した回転数を維持
6.IMO NOx TierⅢ規制対応
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6.IMO NOx TierⅢ規制対応
IMOIMO NOx TierNOx TierⅢⅢ規制について規制について
((ECAECA外は、外は、TierTierⅡⅡ規制規制
TierTierⅢⅢ規制下でも、規制下でも、TierTierⅡⅡ性能も重要性能も重要
Tier1Tier1::17 17 g/kWhrg/kWhrTier2Tier2::14.4 14.4 g/kWhrg/kWhrTier3Tier3::3.4 3.4 g/kWhrg/kWhr ((<130rpm)<130rpm)
31
6.IMO NOx TierⅢ規制対応
NOx 3NOx 3次規制対応:次規制対応: SCRSCR
・・選択接触触媒選択接触触媒 (SCR)(SCR)技術技術既に10年以上の実績あり既に10年以上の実績あり
32
6.IMO NOx TierⅢ規制対応
NOx 3NOx 3次規制対応:次規制対応: SCRSCR配置例配置例
33
6.IMO NOx TierⅢ規制対応
NOx 3NOx 3次規制対応:次規制対応: 22段過給段過給
34
6.IMO NOx TierⅢ規制対応
NOx 3NOx 3次規制対応:次規制対応: 排気再循環(排気再循環(EGR)EGR)燃焼ガスを清浄後、給気と混合する。燃焼ガスを清浄後、給気と混合する。 CO2CO2の熱容量が大きいことを利用し、燃の熱容量が大きいことを利用し、燃焼温度を低減させ、焼温度を低減させ、NOxNOx生成を抑制する技術生成を抑制する技術
35
NOx 3NOx 3次規制対応:次規制対応: 水噴射水噴射燃焼室に水を噴射し、火炎温度を下げることで燃焼室に水を噴射し、火炎温度を下げることでNOxNOxの生成を抑制する技術の生成を抑制する技術
6.IMO NOx TierⅢ規制対応
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・・WaCoReGWaCoReG (water(water--cooled residual gas)cooled residual gas)各種各種NOxNOx削減技術を組み合わせた技術削減技術を組み合わせた技術
NOx 3NOx 3次規制対応:次規制対応: WaCoReGWaCoReG
–– EGR: EGR: 内部内部EGREGR (小掃気ポート、小(小掃気ポート、小T/CT/C適用)適用)
–– DWI:DWI:直接水噴射直接水噴射
–– RTRT--flex: flex: コモンレール技術による 適燃料噴コモンレール技術による 適燃料噴射、射、EGREGR率に応じた排気弁タイミング制御率に応じた排気弁タイミング制御
–– NOx NOx 削減量削減量: : 大大70%70% (( 5 g/kWh5 g/kWh))
6.IMO NOx TierⅢ規制対応
37
まとめ
RTRT--flexflex機関、機関、WW--XX機関は、大型舶用低速機関で唯一コモンレー機関は、大型舶用低速機関で唯一コモンレー
ル技術を採用しています。ル技術を採用しています。
コモンレールテクノロジーにより、シンプルな構造でありながら、フコモンレールテクノロジーにより、シンプルな構造でありながら、フ
レキシブルな制御、広い拡張性を持っています。レキシブルな制御、広い拡張性を持っています。
これにより、日々刻々と変化するニーズに、常により適切なソこれにより、日々刻々と変化するニーズに、常により適切なソ
リューションを提供できます。リューションを提供できます。
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