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低燃費率、高信頼性ディーゼルエンジン・ガスエンジンの開発

燃焼

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寺門 貴芳

寺門 貴芳

総合研究所

2007年入社
航空宇宙システム専攻 修了

技術紹介

エンジン開発には何が重要ですか?

性能と信頼性を同時に検証できるプロセスが重要です。

近年、環境負荷低減、効率向上(低燃費率)の観点から、ディーゼルエンジン・ガスエンジンに課せられる熱負荷は益々上昇傾向にあります。この状況下において、エンジンメーカー各社とも、高効率のエンジンを他社よりも早く、安く市場に投入すべく凌ぎを削っています。当社エンジンは芝刈り機に用いるような小型のエンジンから大型船舶の主機となる超大型のエンジンを手掛けるユニークなエンジンメーカーです。

このように製品バリエーションが多い中、限られた開発リソースで他社を凌駕するエンジン開発を行うためには工夫が必要となります。開発プロセスにおいて、目標性能を達成することができても、市場でトラブルを発生させては意味が無く、開発期間とコストの制約の中で、性能と信頼性を同時に検証できるプロセスが重要となります。

効率と信頼性を両立させるためのアプローチは?

図:解析ツール

最新解析ツールを用いて、開発のリードタイムの短縮を進めています。

従来のエンジン開発では、耐久試験による作り込みが主流であり、試作を繰り返す開発形態となっていました。このような耐久試験によるエンジンの作り込みでは、開発のリードタイム、試験費用が掛るばかりか、製品の信頼性を保証できず、市場投入後のトラブル発生のリスクが高くなります。

そこで、最新の解析ツール(ソフト、ハードの両面)を用いて、エンジン設計段階で目標性能とエンジンの寿命予測を数値計算をすることで、性能・信頼性を担保していきます。これにより、耐久試験の実施回数を大幅に減らすことが出来、開発のリードタイム短縮が可能となります。

具体的には、燃焼室内の燃焼を予測する燃焼計算、冷却水の流れを予測するCFD解析、構造強度を予測するFEM解析等を組み合わせた検証から性能と信頼性を両立させ、検証試験に臨みます。

実際の製品への貢献を聞かせてください。

写真:エンジン

製品の性能向上、トラブルの防止に貢献しています。

エンジン性能を最大限引き出しつつ、信頼性を担保できる製品とするため、無数にある運転条件、部品仕様の中から、これだというものを選定していきます。例えば小型ディーゼルエンジンの開発では、短い開発期間の中で、エンジンに搭載するターボチャージャのマッチング、燃料噴射装置であるコモンレールシステムの噴射条件の検討等を行います。時には信頼性の評価上、トラブルを招く可能性があると考えられる場合もあり、形状変更による改良設計も行っています。これらの検討を行ったエンジンが、建設機械や農機の主機として世界中で活躍しています。

また、研究所の成果は積極的に特許化を行っていきます。ガスエンジン開発の例では、燃料供給のための装置開発を行った経緯から、発明内容を特許化した部品がエンジンに搭載され、性能向上の一役となっています。

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