Monohakobi Techno Forum 2023

舶用機関シミュレーションによる故障箇所推定手法の構築
2023年12月4日

株式会社MTI 船舶物流技術グループ
機関システムソリューションチーム
研究員 小知井秀馬

Monohakobi Techno Forum 2023

目次
1.

緒言

2.

舶用主機関シミュレーションモデルの開発

3.

機関故障の解析と実験

4.

故障箇所推定手法の構築

5.

結言© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

1

Monohakobi Techno Forum 2023

目次
1.

緒言
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.

環境先進企業としてのNYKグループを目指して運航における主機関故障と環境(≒安全)性能他業界に学ぶ状態診断の最新技術動向
定量的な機関状態診断手法構築に向けてMTIでの舶用機関シミュレーション開発

2.

舶用主機関シミュレーションモデルの開発

3.

機関故障の解析と実験

4.

故障箇所推定手法の構築

5.

結言© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

2

Monohakobi Techno Forum 2023

環境先進企業としてのNYKグループを目指して
MEPC80：2050年頃までのGHG排出ネットゼロが目標 ➡ NYK：EX(Energy Transformation)が経営戦略の一軸

EX - 船舶燃料転換シナリオ*
船舶脱炭素化へ4,500億円の投資 ➡ GHG削減において舶用主機関は大幅な変革期

燃料転換➡ 新技術の利活用>>

既存燃料➡ 主機関の最適化
広範な条件で性能確保>>
エミッション監視➡ 重要なKPIに© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

*引用) 日本郵船, 中期経営計画2026, https://www.nyk.com/profile/pdf/sail_green_2026.pdf

3Monohakobi Techno Forum 2023

運航における主機関故障と環境(≒安全)性能

影響 故障 運航 -燃焼効率の低下などエミッション悪化≒

不具合などの異常の兆候や故障の発生

経年劣化や厳しい条件下での運転継続

重大事故の場合は安全性にも影響あり監視して防止/改善

NYKの基本ポリシー 「Bringing Value To Life」 = 顧客にも地球にも優しい海上輸送➡ 主機関の環境（≒安全）性能の向上 ： 適切に運用しベストコンディションで動作することが必要✓ 定量的な状態診断による主機異常の早期発見で安全 = エミッション増加の防止と改善を保証© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

4

Monohakobi Techno Forum 2023

他業界に学ぶ状態診断の最新技術動向
自動車業界では2017年より欧州で実走行での排気性能評価(RDE)が導入され実稼働状態でのエミッションの厳しい規制

OBD(On-Board Diagnostics)

MBD(Model Based Engineering): 厳しい環境規制クリアのための計測/制御技術： シミュレーションを活用したエンジンの最適化

対象の故障を特定しエミッションを一定以下に維持適合や評価の精度向上、開発検証プロセス加速
相互補完モデル〇 多種の予測✗ 精度の不足〇 詳細評価✗ 複雑条件*画像引用) 国土交通省, 車載式故障診断装置（OBD）に関する制度と運用の現状https://www.mlit.go.jp/common/001213453.pdf

実機〇 全体の把握✗ 実施の制約〇 詳細な評価✗ 複雑な条件

ベンチ*画像引用) トヨタ紡織, 試験・評価の技術, https://www.toyotaboshoku.com/jp/development/evaluation/facility/

トヨタ自動車との技術交流会や技術コンサルティングを通じた技術開発を実施© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

5

Monohakobi Techno Forum 2023

定量的な機関状態診断手法構築に向けて
As-Is
船社としての知見運航データを取得＆蓄積してAIと専門家の目で状態診断➡ 船社知見のExpert in the Loopで一定レベルに到達
詳細な理論的裏付けや新技術への適用などが次ステップ

各機器各故障ピストン

温度増減

ﾘﾝｸﾞ折損…

RDC – Remote Diagnostic Center

特徴量

従来からのNYKにおける安全・環境への取り組み例*

ｸﾗｳﾝ汚損圧力増減??

…

SIMS

排気弁

ｼｰﾄ損傷

…

ｴﾐｯｼｮﾝ??

過給機

Expertwith AI…
…

運航データの蓄積© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

*引用) 日本郵船, NYKグループESGストーリー,
https://www.nyk.com/esg/pdf/esgstory_ppt.pdf

6

Monohakobi Techno Forum 2023

定量的な機関状態診断手法構築に向けて
As-Is
運航データを取得＆蓄積してAIと専門家の目で状態診断

検出対象を決めて故障プロセス解明➡ 船社知見のExpert in the Loopで一定レベルに到達
詳細な理論的裏付けや新技術への適用などが次ステップ

各機器各故障ピストン

Simulation

特徴量

温度増減

ﾘﾝｸﾞ折損…
…

シミュレーションモデル
排気弁

ｼｰﾄ損傷

…

➡ 状態診断アイディアの仮説検証、プロセスの詳細考察
定量的かつ詳細な主機状態把握（エミッション保証）を可能に© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

Expertwith AI…

机上のシミュレーションで”やってみて検証”が実現可能に過給機ｴﾐｯｼｮﾝ…

To-Be

圧力増減

ｸﾗｳﾝ汚損計測点と診断策定
より高度な監視手法
7

Monohakobi Techno Forum 2023

MTIでの舶用主機関シミュレーション開発
トヨタ自動車のシミュレーションやOBD(On-Board Diagnostics)技術を舶用業界にも適用する➡ 検出対象を決め故障プロセスと診断手法を策定し、健全な状態で設計通りに舶用主機関を運用する➢ エンジン最適化設計のため➢ 海運会社としてエンジンを使のシミュレーション技術

いこなすヒト/知見/現場➢ OBD規制に対応するため➢ オペレーション面でのノウハの計測および制御技術

ウ蓄積によるビッグデータ*画像引用) トヨタ自動車, https://toyotacareer.snar.jp/jobboard/detail.aspx?id=NUvXAqhmDUvZW_yJpKhXSQ

トヨタ自動車の協力のもと舶用機関シミュレーションを開発➡ 状態診断手法を構築し主機状態把握（＝エミッション保証）を目指す© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

8

Monohakobi Techno Forum 2023

目次1.
2.

緒言
舶用主機関シミュレーションモデルの開発
2.1.
シミュレーションモデルの概要
2.2.
シミュレーションモデルの構築
2.3.
シミュレーションモデルの制御適合
2.4.
シミュレーションモデルの性能評価

3.

機関故障の解析と実験

4.

故障箇所推定手法の構築

5.

結言© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

9

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションモデルの概要
モデル概要 -能代丸（7UEC60LSE-Eco-A2)-

シミュレーション開発の流れ

STEP1 モデル構築

STEP2 制御適合

STEP3 精度確認

パラメータスタディ

図面から設計情報を取得。モデルを仮定しコンピューター上で作成することでエンジンを模擬する。

主機の運転（制御）情報を反映することで計算が可能に。実行し（精度は問わない）計算結果が得られる。

出荷時/実海域オペレーションデー
タなど実際に合わせ込みを実施。モ
デルの正確性をあげていく。

シミュレーションで様々な試行を実施。本来見えないデータや繰り返し計算で結果を考察。

モデルの修正(同定)© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

故障診断手法開発へ！
10Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションモデルの構築
主機関の設計情報をもとに各部品をモデル化しエンジンプラントを再現✓ トヨタのシミュレーションノウハウを活用し1Dシミュレーターを構築

主機関シミュレーションモデル

© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

11

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションモデルの構築
トヨタ解析ノウハウの活用
主機関の設計情報をもとに各部品をモデル化しエンジンプラントを再現✓ トヨタのシミュレーションノウハウを活用し1Dシミュレーターを構築◆ 自動車のエンジンシミュレーションに使用されるGT-Powerによりモデルを構築◆ 舶用主機関特有の現象についてもトヨタ自主機関シミュレーションモデル

動車の技術やノウハウを活用し再現
CFD解析を実施>>>>
1Dデータに落とし込み© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

12

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションモデルの制御適合
文献や図面、オペレーションプロファイルより運転（制御）情報を推定✓ 机上で任意の検証を実施しエンジン挙動を考察できるモデルを構築

ECU(Engine Control Unit)© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

13

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションモデルの制御適合
エンジン制御則の適合
文献や図面、オペレーションプロファイルより運転（制御）情報を推定✓ 机上で任意の検証を実施しエンジン挙動を考察できるモデルを構築◆ エンジンの運転からブロック図を推定、動作目的に応じた制御則を構築可能◆ 排弁閉じタイミング、噴射期間、噴射量の最ECU(Engine Control Unit)

適条件を推測、エンジンの制御適合を実施

EVC Map>>>>

injStart Map

injMass Map© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

14

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションモデルの性能評価
完成図書（エンジン出荷データ）に一致するようにモデル改修を実施✓ 作成→計算→比較→修正のプロセスを繰り返し実機に合わせ込み

解析結果(点：実機、線:解析結果）
出力

過給機回転

燃費

掃気温度

PmaxPmotor© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

掃気圧

15

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションモデルの性能評価
パラメータスタディ例
完成図書（エンジン出荷データ）に一致するようにモデル改修を実施◆ 各種運転条件を変更して、燃費マップの作✓ 作成→計算→比較→修正のプロセスを繰り返し実機に合わせ込み成など最適制御条件の探索ができる◆ 実航海（海象気象など）の影響を考慮した解析結果(点：実機、線:解析結果）
出力

解析やオペレーション方針検証が可能に
燃費

過給機回転マップ検討

燃費>>>
掃気温度

Pmax

シリンダカット検証

Pmotor© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

掃気圧

16

Monohakobi Techno Forum 2023

目次
1.

緒言

2.

舶用主機関シミュレーションモデルの開発

3.

機関故障の解析と実験
3.1.
不具合模擬による故障時挙動の分析（ピストンリング折損と燃料噴射弁の噴孔拡大）3.2.
試験機関による故障時挙動の検証

4.

故障箇所推定手法の構築

5.

結言© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

17

Monohakobi Techno Forum 2023

不具合模擬による故障時挙動の分析①
不具合模擬の実施例① ： ピストンリングの折損（ブローバイ発生）✓ リングからのガス抜けをシリンダ→掃気室の連通経路で再現計算の仮定(仮想の連通経路）
ピストンリング折損時はリングのシール性が低下しガス抜けが発生が予想されるため、連通経路を仮定して再現する© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

18

Monohakobi Techno Forum 2023

不具合模擬による故障時挙動の分析①
解析結果
不具合模擬の実施例① ： ピストンリングの折損（ブローバイ発生）◆ 不具合気筒で「燃焼室→掃気室」へ漏れ量が増加✓ リングからのガス抜けをシリンダ→掃気室の連通経路で再現
空燃比

計算の仮定(仮想の連通経路）
ピストンリング折損時はリングのシール性が低下しガス抜け① 不具合シリンダの燃焼ガス戻りに伴う➡ A/F(空燃比)低下が発生が予想されるため、連通経路を仮定して再現する

排ガス温度② 不具合シリンダの排気温度上昇に伴う>>> ➡ 掃気圧増加③ 正常シリンダの燃焼効率改善に伴う➡ Pmax上昇
筒内圧© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

掃気圧
19

Monohakobi Techno Forum 2023

不具合模擬による故障時挙動の分析②
不具合模擬の実施例② ： 燃料噴射弁の噴孔拡大（噴霧条件の悪化）✓ 噴射量は同一として予測燃焼モデルのノズル噴孔を変更し再現計算の仮定(DIPulseモデル）*引用)ヤンマーテクニカルレビュー, 現象論モデルを用いたディーゼル機関燃焼性能予測手法の構築,
https://www.yanmar.com/jp/about/technology/technical_review/2018/1101_6.html© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

20

Monohakobi Techno Forum 2023

不具合模擬による故障時挙動の分析②
解析結果
不具合模擬の実施例② ： 燃料噴射弁の噴孔拡大（噴霧条件の悪化）◆ リング折損の場合と同様に不具合気筒の排温✓ 噴射量は同一として予測燃焼モデルのノズル噴孔を変更し再現上昇→・・・→正常気筒のPmaxが上昇する
右軸 :Pmax（点線）計算の仮定(DIPulseモデル）
左軸 :排気温度（実線）>>
掃気圧増加➡Pmax上昇

噴霧の悪化
➡燃焼遅れ

*引用)ヤンマーテクニカルレビュー, 現象論モデルを用いたディーゼル機関燃焼性能予測手法の構築,
https://www.yanmar.com/jp/about/technology/technical_review/2018/1101_6.html© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

21

Monohakobi Techno Forum 2023

試験機関による故障時挙動の検証試験機関で噴孔拡大した燃料噴射弁を取り付け燃焼試験を実施✓ シミュレーション結果と比較し挙動解析の妥当性を検証

試験詳細(東京海洋大所有 : 3UEC33LSII-Eco）
東京海洋大との共同研究”燃料噴射弁不具合が主機関に及ぼす影響解析“➡ 実機試験を実施
CBMの4社共同研究*
噴孔を作為的に拡大した
燃料噴射弁ノズルを製作*日本郵船, ディーゼル主機関におけるCBM実現に 向 け た 共 同 研 究 https://www.nyk.com/news/2021/20210514_01.html© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

22

Monohakobi Techno Forum 2023

試験機関による故障時挙動の検証
試験結果
試験機関で噴孔拡大した燃料噴射弁を取り付け燃焼試験を実施
物理量✓ シミュレーション結果と比較し挙動解析の妥当性を検証

気筒

解析

実験

正常減少

減少

不具合

増加

増加

ー

増加

ほぼ変化なし

正常増加

微増

不具合

減少

微増

排気温度

試験詳細(東京海洋大所有 : 3UEC33LSII-Eco）

掃気圧

東京海洋大との共同研究

Pmax”燃料噴射弁不具合が主機関に及ぼす影響解析“➡ 実機試験を実施
CBMの4社共同研究*>>

噴孔を作為的に拡大した燃料噴射弁ノズルを製作*日本郵船, ディーゼル主機関におけるCBM実現に 向 け た 共 同 研 究 https://www.nyk.com/*日本郵船, ディーゼル主機関におけるCBM実現に向けた共同研究
news/2021/20210514_01.html
https://www.nyk.com/news/2021/20210514_01.html© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

23

Monohakobi Techno Forum 2023

試験機関による故障時挙動の検証
試験結果
試験機関で噴孔拡大した燃料噴射弁を取り付け燃焼試験を実施
物理量✓ シミュレーション結果と比較し挙動解析の妥当性を検証

気筒

解析

実験

正常減少

減少

不具合

増加

増加

ー増加

ほぼ変化なし

正常増加

微増

不具合

減少

微増

排気温度
掃気圧

詳細考察

Pmax

噴霧粒径が増大し燃焼が遅れる…
𝑑𝑄
1𝑑𝑝𝜅
𝑑𝑉=𝑉+𝑝𝑑𝜃 𝜅 − 1 𝑑𝜃 1 − 𝜅 𝑑𝜃
質量燃焼割合MFB90-θign

正常噴霧の悪化

不具合

Pmax増加は16.5 deg. 17.0 deg.

➡燃焼遅れ

一瞬だけ？

熱発生率>>© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

24

Monohakobi Techno Forum 2023

目次
1.

緒言

2.

舶用主機関シミュレーションモデルの開発

3.

機関故障の解析と実験

4.

5.

故障箇所推定手法の構築
4.１.
シミュレーションを活用した故障箇所推定
4.2.
船社(運航者)の知見に基づく故障シナリオ分析
4.3.
パラメータ変化に基づく計測点の策定と故障診断
4.4.
診断フローによる故障箇所推定手法の構築
結言© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

25

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションを活用した故障箇所推定
シミュレーション活用✓ 各機器に異常が起きた際の現象を再現、異常挙動を解析する✓ 異常の結果起きるパラメータ変化を整理、本船で各値を計測➡ パラメータの変化を追うことで異常の兆候や発生を特定！！

海運知見
各機器

故障

ピストンﾘﾝｸﾞ折損

過給機

翼の汚損

排気弁ｼｰﾄ損傷

燃料弁

噴孔拡大

© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

26

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションを活用した故障箇所推定
シミュレーション活用✓ 各機器に異常が起きた際の現象を再現、異常挙動を解析する✓ 異常の結果起きるパラメータ変化を整理、本船で各値を計測➡ パラメータの変化を追うことで異常の兆候や発生を特定！！

海運知見

ﾌﾟﾛｾｽ考察
故障事象

ピストンﾘﾝｸﾞ折損

ﾌﾞﾛｰﾊﾞｲ

過給機

翼の汚損

効率低下

排気弁ｼｰﾄ損傷

ガス漏洩

燃料弁

噴孔拡大

噴霧不良

各機器

© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

27

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションを活用した故障箇所推定
シミュレーション活用✓ 各機器に異常が起きた際の現象を再現、異常挙動を解析する✓ 異常の結果起きるパラメータ変化を整理、本船で各値を計測➡ パラメータの変化を追うことで異常の兆候や発生を特定！！

海運知見

ﾌﾟﾛｾｽ考察

ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ

故障

事象

ピストン

ﾘﾝｸﾞ折損

ﾌﾞﾛｰﾊﾞｲ

過給機

翼の汚損

効率低下

排気弁

ｼｰﾄ損傷

ガス漏洩

出力増減

燃料弁

噴孔拡大

噴霧不良

ｴﾐｯｼｮﾝ

各機器

各特徴量

温度増減
圧力増減

…

© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

28

Monohakobi Techno Forum 2023

シミュレーションを活用した故障箇所推定
シミュレーション活用✓ 各機器に異常が起きた際の現象を再現、異常挙動を解析する✓ 異常の結果起きるパラメータ変化を整理、本船で各値を計測➡ パラメータの変化を追うことで異常の兆候や発生を特定！！

海運知見

ﾌﾟﾛｾｽ考察

ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ

故障

事象

ピストン

ﾘﾝｸﾞ折損

ﾌﾞﾛｰﾊﾞｲ

過給機

翼の汚損

効率低下

排気弁

ｼｰﾄ損傷

ガス漏洩

出力増減

燃料弁

噴孔拡大

噴霧不良

ｴﾐｯｼｮﾝ

各機器

各特徴量

温度増減
圧力増減

…

センサー計測し特定© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

29

Monohakobi Techno Forum 2023

船社(運航者)の知見に基づく故障シナリオ分析
機器ごとの故障シナリオの分析

運航者の知見過給機

燃料弁

各機器における…
✓ 故障事例の列挙
排気弁✓ 故障の影響を分析
ライナ

対象機器
・ 想定される故障➡ 発生する事象

シリンダジャケット>>
エアクーラー
ピストン軸受燃料噴射ポンプ*株式会社マキタ, マキタ製エンジンの基本構造
https://www.makita-corp.com/products/base/© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

30

Monohakobi Techno Forum 2023

船社(運航者)の知見に基づく故障シナリオ分析
機器ごとの故障シナリオの分析

運航者の知見過給機
・ コンプレッサ/タービン/ディフューザーの汚損など➡ 過給機効率の低下/掃気圧の減少

各機器における…
✓ 故障事例の列挙✓ 故障の影響を分析

対象機器
・ 想定される故障➡ 発生する事象

ライナ・ ライナー表面摩耗/損傷など➡ 掃気量減少/ガス漏洩/摩擦増加など>>エアクーラー・ 伝熱面汚損/冷却水流量低下/温度上昇など➡ 掃気温度上昇/掃気圧力低下など

故障シナリオを列挙↓どのように診断する？
© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

軸受・ 潤滑不良/損傷など➡ 摩擦増加/潤滑油温度上昇など

燃料弁
・ シート漏洩/噴孔拡大など➡ 噴霧不良/未燃燃料増加など
排気弁・ シート損傷/リフト低下など➡ 機密不良/ガス漏洩/効率低下など
シリンダジャケット
・ 伝熱面汚損/流量低下/温度上昇など➡ シリンダ内温度上昇など
ピストン・ リング折損/クラウン汚損/冷却不良など➡ ガス漏洩/ピストン外部温度上昇など
燃料噴射ポンプ・ プランジャ摩耗/吐出弁漏洩など➡ 噴射圧低下/噴射遅れなど*株式会社マキタ, マキタ製エンジンの基本構造
https://www.makita-corp.com/products/base/31

Monohakobi Techno Forum 2023

パラメータ変化に基づく計測点の策定と故障診断
故障診断(リング折損 vs 噴孔拡大)同様のパラメータ変化のため故障の差別化困難※ 左軸(実線：排気温度)/右軸（点線：Pmax）
リング折損

噴孔拡大

計測点

正常

不具合

排気温度減少

増加

掃気圧増加

増加

Pmax

微増減少

既知なので理由付けできるが…
実際の条件によって判断が難しい➡ 故障プロセスに基づく考察で影響がより顕著な特徴量探索© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

32

Monohakobi Techno Forum 2023

パラメータ変化に基づく計測点の策定と故障診断
故障診断(リング折損 vs 噴孔拡大)同様のパラメータ変化のため故障の差別化困難※ 左軸(実線：排気温度)/右軸（点線：Pmax）
リング折損

詳細プロセス考察

空燃比の比較

不具合気筒のA/F(空燃比)の変化は…
リング折損(点線)：➡ 吹き抜けのガス戻りのため低下
噴孔拡大(実線)：>>>>➡ 噴霧悪化だが投入量同じで変化少噴孔拡大© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

計測点

正常不具合

排気温度減少

増加

掃気圧増加

増加

Pmax

微増減少
33

Monohakobi Techno Forum 2023

パラメータ変化に基づく計測点の策定と故障診断
故障診断(リング折損 vs 噴孔拡大)同様のパラメータ変化のため故障の差別化困難※ 左軸(実線：排気温度)/右軸（点線：Pmax）
リング折損

詳細プロセス考察

空燃比の比較

不具合気筒のA/F（空燃比）の変化は…
リング折損(点線)：➡ 吹き抜けのガス戻りのため低下
噴孔拡大(実線)：>>>>➡ 噴霧悪化だが投入量同じで変化少噴孔拡大© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

計測点の策定と故障診断

計測点

正常不具合

排気温度減少

増加

掃気圧増加

増加

Pmax

微増減少

A/F計測の追加で故障診断が可能か34

Monohakobi Techno Forum 2023

診断フローによる故障箇所推定手法の構築
各部品に詳細プロセスの考察を実施し診断フローに結合 ➡ 特徴量の変化による故障箇所特定ロジック構築

故障診断フローの検討(排温上昇時の例）

特徴量変化

現象の考察

機器の故障

© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

35

Monohakobi Techno Forum 2023

診断フローによる故障箇所推定手法の構築
各故障シナリオを設定し影響解析を実施 ➡ パラメータスタディにより故障診断フローの検証や閾値の策定

故障シナリオ

出力

掃気圧

該当シリンダ排気温度

正常シリンダ排気温度

該当シリンダPmax

SFOC

燃料弁噴射圧力低下

低下

低下

低下

若干増加

低下

増加

燃料弁噴射孔拡大

若干増加

増加

大幅増加

若干低下

増加

増加

排気弁リフト低下

若干低下

増加

大幅増加

若干低下

若干増加

増加

排気弁閉弁不良（ガス吹き抜け）

低下

増加

増加

若干増加

大幅低下

増加

ピストンリング折損（ブローバイ）

低下

増加

増加

若干増加

大幅低下

増加

故障シナリオ

出力

掃気圧

タービン入口
排ガス温度

タービン出口排ガス温度

コンプレッサ出口
空気温度

SFOC

タービン効率低下

低下

低下

増加

大幅増加

低下

増加

コンプレッサ効率低下

低下

低下増加

増加

若干増加

増加

故障シナリオ

出力

掃気圧

シリンダ出口
排ガス温度

Pmax

冷損

SFOC

空気冷却器汚損

低下

増加

増加

増加

増加

増加

© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

36

Monohakobi Techno Forum 2023

目次
1.

緒言

2.

舶用主機関シミュレーションモデルの開発

3.

機関故障の解析と実験

4.

故障箇所推定手法の構築

5.

結言機関シミュレーションで切り拓く海事産業© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

37

Monohakobi Techno Forum 2023

機関シミュレーションで切り拓く海事産業
机上検証

定量的な主機状態診断手法構築

シミュレーションやOBDノウハウ蓄積

実船適用
ユーザー側で実施可能な計測/検知

MTI➡ 主機関状態診断
手法の基礎研究➡ 現場展開で検証

ｺﾗﾎﾞﾚｰｼｮﾝとフィードバック

NYK➡ 製品開発や形状変更への落とし込み

主機状態把握（＝エミッション管理）

OEMClass① 事業部のオペレーションへ展開② 海事産業全体を巻き込んだ展開+α トヨタ等の新技術を活用する新技術➡新燃料等の未知システムへ適用も自動車など他業界等の最新技術© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

海事産業の協力必須➡ シミュレーション/OBD技術活用

38

Monohakobi Techno Forum 2023

ご清聴どうもありがとうございました。

© 2023. MTI Co., Ltd. All rights reserved.