IHI、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

株式会社IHIは、グループ会社である株式会社ディーゼル ユナイテッドと共同で、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する。さらには船舶用燃料の選択肢拡大にも寄与できという。

VCR機構搭載のエンジン断面図

一般にエンジンは、圧縮比が高いほど燃料消費率（燃費）が良くなる。従来のエンジンでは構造上、圧縮比は固定されており、燃費改善は限定的だった。しかし、今回開発したVCR機構は、油圧シリンダーをピストン棒下部に組み込み、燃焼室の容積を調整することで、エンジン出力に応じた最適圧縮比へ自由に変更できる。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1億円程度の燃料費削減が期待できる。




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る。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が可能となる。環境面でも、VCR機構を採用することによる燃費改善にともない、さらなるCO2の削減が可能となる。




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る。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、いかなる条件においても、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する。




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たが、複雑な構造によるさまざまな制約のため、技術的に開発が困難だった。




IHIグループは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、さまざまな要素試験の積み重ねにより、今回、VCR機構の開発に成功した。IHIとDUは、DU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た。




IHIとDUは、DU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すでに進めており、早期の製品化を目指している。今後もIHIは、グループ会社のDU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く。