Bore × stroke Displacement
１． SI アイドリングが可能か ２． SI ⇒切替が可能か
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0 50 100
時間
[
秒]
負荷率
[%]
②アイドリング
③負荷投入
①セルモータ始動
④定格負荷運転
(SI) (SI)
(SI⇒HCCI) (HCCI) 今回の実験
【事業原簿50頁】
Ⅲ．２．２．HCCI過給技術の開発
15
29
SI アイドリングと定格 HCCI 結果
-60 -40 -20 0 20 40 60 0
3000 6000 9000 12000 15000
-50 0 50 100 150
θ ［°ATDC]
P [kPa] dq [J/°］
①HCCI,Pin=126kPa,Tin=84℃,λ=3.67
②SI,θig= 8°BTDC,Pin=65kPa,Tin=63℃,λ=1.87 Ne=1800rpm
CR=21
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14
Volume Flow Q0[m3/s]
Total Pressure Ratioπc
MITSUBISHI TURBOCHARGERS
70%
73%
75%
76%
77%
78%
コンプレッサ性能曲線
過給機付エンジンの SI アイドリング運転成功
【事業原簿52頁】
Ⅲ．２．２．HCCI過給技術の開発
30
SI-HCCI 切替運転の結果
0 50 100 150
0 50 100 150 200
1.5 2 2.5 3
t
[sec]
Torque[Nm], Tin[℃] λ,πc, mf [g/s]
Torque Ne=1800rpm θig=7°BTDC
2006/1/18 +mf boost
CR=21
triger mf
Tin
πc λ
過給機付エンジンで SI － HCCI 切替成功
【事業原簿53頁】
Ⅲ．２．２．HCCI過給技術の開発
31
最適化検討モデル
Intake Temperature
EGR Valve Waste Gate
Fuel
Turbine Capacity
シミュレーションで最適化：5つのパラメータを設定
【事業原簿48頁】
Ⅲ．２．２．HCCI過給技術の開発
32
Pmax< 150bar
θ50≒10aTDC
Maximize ηb Parameter
Multi Objective Genetic Algorism
GT-Power
Maximize BMEP
制約条件の下で効率と出力を最大化するよう5パラメータを自動最適化
最適化検討モデル
【事業原簿48頁】
Ⅲ．２．２．HCCI過給技術の開発
17
33
最適化計算結果
9ε=21 9LPR Turbo 91600rpm
917世代、274ケース Ref. Opt.
最適化パラメータ
給気温度 degC 59.85 48.06
当量比 0.41 0.42
空気比 2.45 2.40
ｳｪｽﾄｹﾞｰﾄ開度 % 10.28 3.86
ﾀｰﾋﾞﾝ容量 1.00 1.17
EGR % 0.00 0.00
エンジン性能
IMEP bar 11.85 13.45
BMEP bar 10.06 11.76
正味出力 kW 44.50 52.03
正味効率 % 42.61 43.74
図示効率 % 50.22 50.05
θ0 aTDC -2.65 -1.58
θ50 aTDC 11.62 15.15
θ10-90 degCA 8.04 9.43
過給機大型化・空気比リッチ化 ⇒ 出力17％、効率1ポイント向上
【事業原簿48頁】
Ⅲ．２．２．HCCI過給技術の開発
34
ターボHCCIエンジンの性能追求
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 20
25 30 35 40 45 50
外部過給による 実験値
CR=21
CR=17
Brake Mean Effective Pressure BMEP bar Brake Thermal Efficiency ηe%
43%（H17ターボ）
49kW
40%（H16ターボ）
42kW
30%（H15ターボ）
22kW
サイクルシミュレーションに よる予測結果
【事業原簿48頁】
Ⅲ．２．２．HCCI過給技術の開発
実用化にむけた継続研究について 高効率小型天然ガスコージェネ技術開発
ヤンマー株式会社
小型天然ガスコージェネパッケージ外観 (ｲﾒｰｼﾞ)
「高効率小型天然ガスコージェネ技術開発」
（事後評価）分科会 資料6-3
高効率小型天然ガスコージェネの実用化までのステップ
実用化にむけた継続研究について
2
高効率小型天然ガスコージェネ実用化までに必要な技術開発項目
・最大負荷時性能 ・主要部品温度計測
・部分負荷時性能 ・多気筒エンジンのガバニング ・主要部品応力計測
：部分負荷、最大負荷運転時 ・潤滑油消費量改善
：負荷変動時 ：ピストンプロフィール見直し
：負荷投入時 ：ピストンリング構成見直し
・点火プラグ
：要求電圧と寿命推定
・スワール
・圧縮比
・セルモータでの始動 ・排気流れ改善 ・負荷投入、遮断
：固定カムでの始動 ・燃焼室内燃焼残さ物の影響
：ｴﾝｼﾞﾝ冷態、暖態 ・点火プラグ寿命
：点火ﾌﾟﾗｸﾞ状態 ・燃焼検出装置 ：ノッキンク゛
・触媒小形化
・機器コンパクト化
・系統連系
・低騒音 ・インバータ
：低騒音ファン技術 ・電力特性
：低騒音パッケージ ・総合熱効率向上
・低振動 ：低排気温度対応
：11MpのPmax対応防振 ・自動制御盤
・保護装置
・遠隔監視
：H15～H17技術開発実施項目 ：社内業務として実施する項目
：H18～H19継続研究実施項目 パッケージ
実用化
信頼性確保・コストダウン 製造準備
ﾊﾟｯｹｰｼﾞ製造方法確定、製造諸準備 ｴﾝｼﾞﾝ製造方法確定、製造諸準備
取扱い説明書、パーツリスト作成 燃焼性能の確立
HCCI用ﾊﾟｯｹｰｼﾞの低騒音化
コストダウン
コストダウン
エンジン 製造準備
エンジン始動方法（制御）の確立
制御技術の確立
出力・効率向上
信頼性確保
長期耐久性確認 エンジン性能 信頼性確保・コストダウン
パッケージ性能
取扱い説明書、パーツリスト作成 長期耐久性確認
信頼性確保 高効率排ガス熱交換器の開発
高効率小型天然ガスコージェネの実用化までに必要な技術開発項目
実用化にむけた継続研究について
継続研究
H15-17年度の技術開発では、コージェネ用エンジンとしての主たる運転負荷である 最大出力時の目標エンジン性能達成に注力
・実験用設備としての動力計がエンジン回転数をガバニング（指示回転数に制御）
・始動についても動力計でセルモータ回転数を模擬
・比較的高価な燃焼圧センサーを用いて燃焼状態を検出し、フィードバック制御
継続研究では下記を実施
(1)「エンジンが回転数を検知して、燃料量や空気量、混合気温度をエンジン自身 で制御して負荷にかかわらず回転数を一定に保つ」 制御技術の開発
・部分負荷及び最大負荷運転時
・負荷変動時
・負荷投入時
(2)セルモータによる始動
(3)装置の廉価化 ・燃焼圧センサー：イオン電流による燃焼状態の検出の可能性検討
・排ガス触媒小形化
(4)出力向上、熱効率向上の可能性検討
・スワール低減
・圧縮比の微調整
・排気圧力の低減によるエンジン圧力損失の低減 実用化にむけた継続研究について
HCCI エンジンシステム
燃焼検出装置
イオン電流による 燃焼状態検出を 検討
筒内圧力センサー
酸化触媒小形化を検討
コントローラ－
酸化触媒
発電機
熱交換器 ミキサー 機関冷却水
燃料ガス 空気 スロットル
セルモータ セルモータによる始動 実用化にむけた継続研究について
0 20 40 60 80 100 120
0 50 100 150 200 250
経過時間 sec
ダイナモトルクNm
回転数ガバニング技術の開発
部分負荷、最大負荷運転時の機 関回転数の変動幅を小さくする
負荷投入を全負荷投入可能とする
負荷投入時間を短縮する
0 500 1000 1500 2000
0 50 100 150 200 250
経過時間 sec
機関回転数rpm
負荷変動時の機関回転数の変動 幅を小さくする
実用化にむけた継続研究について
4
継続研究のスケジュールと研究体制
ＮＥＤＯ ヤンマー(株) エンジンの技術開発排ガス触媒の試験・評価
研究体制スキーム 実用化にむけた継続研究について
継続研究のスケジュールと研究体制
ＮＥＤＯ ヤンマー(株) エンジンの技術開発排ガス触媒の試験・評価
研究体制スキーム 実用化にむけた継続研究について