PM低減システムの舶用ディーゼルエンジンへの実装化

提案するPM低減システムは、金属フィルターを誘導加熱により高温に加熱する。誘導加熱は、被加熱物が強磁性体の場合に効率良く加熱できるため、本システムの金属フィルターには強磁性体の金属を適用している。しかし、強磁性体の金属にはキュリー温度が存在し、キュリー温度以上に加熱すると強磁性から常磁性へと金属の性質が変化する。これに伴い電気的な回路パラメータ(特に、インダクタンス値と抵抗値)が大幅に変化するため、これらの変化に対応可能な高周波電源が要求される。その対策として、周波数制御が多く用いられるが、急激な回路パラメータ変更に対応するには、精度の高い制御が要求される。また、誘導加熱では起磁力を増大させるために電流の大振幅動作を必要とし、主回路電源のスイッチング電流責務が厳しくなる傾向にある。そこで、複合共振を用いてスイッチ電流に対して出力電流を大振幅化し、また、ソフトスイッチングによりスイッチング素子動作責務の軽減が可能となるPWM(Pulse Width Modulation)ソフトスイッチングインバータを開発するとともに、数値解析により回路特性を明らかにした。解析の結果、温度変化に対してインダクタンス値と抵抗値が変化してもソフトスイッチングを遂行できる最適な回路パラメータ(リアクトル比、キャパシタンス比、駆動点)を選定することにより、加熱過渡状態から定常状態まで安定動作が可能なことを明らかにした。ただし、加熱過渡状態時はスイッチ電流最大値が非常に高くなるため、スイッチ電流を抑制する必要があり、PWMにより加熱過渡状態のみ電力制御し、スイッチ電流を抑制する方式を提案した。以上の結果から、複雑な制御を要することなく、安全に金属フィルターをキュリー温度以上まで高温に加熱可能なことが示されるとともに、実船舶エンジンに実装する際のシステム駆動方法が示された。

提案するPM低減システムは、金属フィルターを誘導加熱により高温に加熱する。誘導加熱は、被加熱物が強磁性体の場合に効率良く加熱できるため、本システムの金属フィルターには強磁性体の金属を適用している。しかし、強磁性体の金属にはキュリー温度が存在し、キュリー温度以上に加熱すると強磁性から常磁性へと金属の性質が変化する。これに伴い電気的な回路パラメータ(特に、インダクタンス値と抵抗値)が大幅に変化するため、これらの変化に対応可能な高周波電源が要求される。その対策として、周波数制御が多く用いられるが、急激な回路パラメータ変更に対応するには、精度の高い制御が要求される。また、誘導加熱では起磁力を増大させるために電流の大振幅動作を必要とし、主回路電源のスイッチング電流責務が厳しくなる傾向にある。そこで、複合共振を用いてスイッチ電流に対して出力電流を大振幅化し、また、ソフトスイッチングによりスイッチング素子動作責務の軽減が可能となるPWM(Pulse Width Modulation)ソフトスイッチングインバータを開発するとともに、数値解析により回路特性を明らかにした。解析の結果、温度変化に対してインダクタンス値と抵抗値が変化してもソフトスイッチングを遂行できる最適な回路パラメータ(リアクトル比、キャパシタンス比、駆動点)を選定することにより、加熱過渡状態から定常状態まで安定動作が可能なことを明らかにした。ただし、加熱過渡状態時はスイッチ電流最大値が非常に高くなるため、スイッチ電流を抑制する必要があり、PWMにより加熱過渡状態のみ電力制御し、スイッチ電流を抑制する方式を提案した。以上の結果から、複雑な制御を要することなく、安全に金属フィルターをキュリー温度以上まで高温に加熱可能なことが示されるとともに、実船舶エンジンに実装する際のシステム駆動方法が示された。