第 4 章 広い機関速度域の高過給化と高圧縮比化の組合せ効果
4.6 まとめ
実用走行燃費の改善を目的として，高過給化と幾何学的圧縮比の増大について燃料消 費率低減のための最適化シミュレーションと実機を用いた検証実験を行った，得られた 知見を以下に示す．
(1) 高圧段過給機を共通とし，低圧段タービン容量の異なる2つの過給ストラテジの比 較を行った．この結果低速域から高過給を実施可能な，低圧段タービン容量を小さくし たシリーズ二段過給では，低吸気酸素濃度（高EGR）領域で，わずかに燃料消費率の改 善効果は得られる．また全域で高過給運転が可能であり，過渡特性についても過給機の 制御性が良いと考えられる．
(2) 幾何学的圧縮比の増加により中負荷域を中心に燃費改善効果が得られる．しかし構 造部品の強度に依存した最高筒内圧の制限から，高圧縮比のピストンを採用した場合，
高負荷領域では燃焼開始時期の遅延を行う必要があり，燃料消費率の改善には有効圧縮 比の制御が必要と考える．
(3) 高過給運転可能なシリーズ二段過給と幾何学的圧縮比17のピストンを組み合わせ，
実機試験を実施した．狙いとした機関速度；Ne=1000 rpmの中負荷（BMEP=1.3 ~1.7 MPa）
で燃料消費率の改善効果が得られ，またNOxとSmokeのレベルも減少した．
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図4.1 エンジンシステム
表4.1 エンジン諸元
Engine type DI Inline 6 Bore & Stroke mm φ122×150 Displacement cm3 10.5×103 Compression ratio 17.0 Injection Nozzle mm φ0.173×8-155°
Target
Max.
Output
Engine
Speed rpm 1600 Output kW
{PS} 298 {405}
BMEP MPa 2.1
Max.
Torque
Engine
Speed rpm 1000 - 1400 Torque Nm
{kgm} 1842 {188}
BMEP MPa 2.2
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図4.2 燃料消費割合の分布
図4.3 使用したタービンの効率
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図4.4 全負荷時のタービン回転速度の比較 上段：高圧段タービン回転速度 下段：低圧段タービン回転速度
図4.5(a) 高圧段過給仕事割合の分布(シーケンシャル二段過給)
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図4.5(b) 高圧段過給仕事割合の分布（シリーズ二段過給）
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図4.6 シミュレーションによる過給ストラテジによる過給性能比較
（Ne=1000 rpm，q=190 mm3/st）
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図4.7 シミュレーションによるシーケンシャル二段過給の過給ストラテジ比較
（Ne=1600 rpm）
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図4.8 ランプ応答シミュレーションの目標BMEP推移 (Ne=1600 rpm)
図4.9 シーケンシャル二段過給のランプ応答シミュレーション結果 (Ne=1600 rpm)
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図4.10 シリーズ二段過給のランプ応答シミュレーション結果 (Ne=1600 rpm)
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図4.11 シミュレーションによるシリーズ二段過給システムでのLP-EGRの効果
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図4.12 シミュレーションによるシリーズ二段過給での圧縮比違いの影響 (Ne=1000 rpm)
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図4.13 シリーズ二段過給圧縮比17の運転結果
（Ne=1000 rpm）
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第4章の参考文献
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