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ディーゼル船外機の開発

D27形ディーゼル船外機

図1 D27形ディーゼル船外機

ヤンマーディーゼル船外機

表1 ヤンマーディーゼル船外機

ユニットインジェクタ

図2 ユニットインジェクタ

ユニットインジェクタの噴射特性

図3 ユニットインジェクタの噴射特性

1.概要

 漁船用,運搬用,プレジャー用等に使われる小形船舶の推進機としては,ガソリン船外機がその主流を占め,世界で年間約100万台が販売されている.これは,この船外機方式が,軽くて据え付けやすいこと等のため,無動力船の動力化に適し,小形船の推進機として最適のものとして受入れられていることによる.しかし一方で,これらは燃料費,信頼性等で若干の間題があり,これのディーゼル化が望まれてきたが,既存の技術ではこれらに代わりうるものは商品化出来なかった.本船外機は,この従来技術の壁を打ち破るべく開発された,世界初の本格的ディーゼル船外機で,ガソリン船外機に比べ燃料消費量が1/2~1/4と大幅な省エネルギー機関であり,また同時に高い信頼性をも有する推進機である.

2.技術の内容

 2・1 主要目と構造  本ディーゼル船外機は,専用の海水直冷式4ストローク垂直クランク軸ディーゼル機関を搭載した船外機(図1)であり,その主要目を表1に示す.

 2・2 主要技術とその特徴

 (1)アルミ合金製ヘッドー体形シリンダブロック

 本機関のシリンダブロックとシリンダヘッドは,共にアルミ合金製であり,しかもこれらが一体に形成されている.これにより,以下の長所が得られる.

・上記部分の重量は,従来の約1/5と大幅に軽量化出来る.
・舶用の高い熱負荷に対してもガス漏れ等のトラブルがなく信頼性が高い.
・ヘッドボルト締めつけによるライナ変形がなく,ブローバイガス,潤滑油のコントロールが容易.
・ヘッドボルトがないので,高速回転時にも良好な充てん効率をもつ吸気ポートと,ヘッド内に一体に形成された排気マニホールドが得られる.
・ガスケットパッキンがないので,トップクリアランスのばらつきが小さく,性能のばらつきも少ない.

 (2)超小形ユニットインジェクタによる直噴燃焼方式

 本機関の燃料噴射装置は,ポンプとノズルを一体としたユニットインジェクタ形式(図2)であり,次の性能上の長所を有している(図3).

・従来の噴射系に対し約2倍の噴射圧が得られる.
・高速回転時においても,噴射遅れが発生しない.
・噴射期間が短く,不整噴射を起こさない.一方これにより,本機関は以下の特徴を有する.
・高速直噴燃焼が可能(制限4500,最大5400rpm).
・広い回転範囲でも進角装置が不要.
・機関を小形軽量化できる.

 (3)その他の主な技術

 本ディーゼル船外機には,上記以外にも,海水直冷方式でも十分な信頼性耐久性を得るための燃焼方式,操作力の小さな特殊機械式ガバナー等の独自の技術が採用されている.

 2・3 機関性能等  以上の各種技術を織り込んだ本ディーゼル機関は,次のように,従来のディーゼル機関の枠を越えた性能を示す.

・この種の直噴ディーゼル機関としては,最高速.
・機関重量は約1.2kg/kW(最軽量)
・制限時260g/kWh,最低燃費点220g/kWh(低燃費)

 2・4 船外機性能等  また本ディーゼル船外機の性能は同等出力のガソリン船外機と比較して,

・低速トルクが大きいので,載貨時船速が大幅に勝り,また荒天時にも安定して航行出来る.
・燃料消費量は,一般用途では約1/2,重量物運搬船では約1/4にも達し,また燃料単価の差を考慮すると,燃料代はさらに大幅に安くなる.

3.まとめ

 以上本機関は,従来の同種機関の延長線上にないもので,これらの小形軽量化と,高速直噴ディーゼル燃焼に対する一つの方向を示し得たものであると考える.

 本研究の成果に対して、日本機械学会は、1991年、小畠淳男(ヤンマーディーゼル((株))、雨森宏一(同左)、西進(同左)、安間源司(同左)に日本機械学会賞(技術賞)を贈った。

文献

[1] 小畠敦男、雨森宏一、「ヤンマー・ディーゼル船外機」、内燃機関、Vol.28, No.351, pp.56-62, 1989.
[2] 雨森宏一、「漁船用ヤンマーディーゼル船外機について」、FRP漁船、117号, pp.34-41, 1988.
[3] 雨森宏一、「ディーゼル船外機の開発と特徴」、日本舟艇工業会報、Vol.20, No.1, pp.42-49, 1989.
[4] 小畠敦男、雨森宏一、「ヤンマーディーゼル船外機シリーズの開発」、陸用内燃機関、No.419, pp.68-78, 1990.

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キーワード

小形船舶、推進機、船外機、ディーゼルエンジン、ヘッド一体形シリンダブロック、アルミ合金製、直噴燃焼、ユニットインジェクタ
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