ディーゼルエンジンとは (ディーゼルエンジンとは) [単語記事]

ディーゼルエンジンとは、ディーゼル機関とも呼ばれ、ドイツの技術者ルドルフ・ディーゼルが1892年に発明した内燃機関の一つである。

概要

乗用車などに数多く搭載されているガソリンエンジン(4サイクル)は、吸気(燃料と空気の混合気)→圧縮→点火、爆発、膨張→排気、という行程を繰り返して動いている（オットーサイクル）。

一方、ディーゼルエンジン(4サイクル)は、吸気(空気)→圧縮→燃料噴射、爆発、膨張→排気、という行程を繰り返して動いている（ディーゼルサイクルまたはサバテサイクル）。

ガソリンエンジンと異なる点は、吸気のときは空気のみで点火用のプラグはなく、高温になった圧縮空気に燃料を直接噴射、自然発火させて爆発させる、と言った所である。また、熱効率がよく、軽油･重油といた複数の燃料を使用する事が可能で汎用性が高いといった特徴がある。このことを指して、かつて国内のディーゼルエンジン研究の第一人者であった関敏郎は「豚の胃袋」と例え、至言として広く浸透した。

もっとも、最近の自動車用ディーゼルエンジンに限って言えは燃料噴射装置（インジェクター）がひっじょーーーーーーーーーに繊細に出来ているので、妙な燃料をぶち込んだらすぐ壊れるだろう。

ガソリンエンジンとの比較

同排気量のガソリンエンジンと比べると、だいたい次のような特徴を持っている。

回転数が上げられない
ゆえにパワーがない
でも同じ回転数ならトルクは強い
重い
振動が出る・うるさい
燃料代は経済的
製造費はかかる

日本における自動車用ディーゼルエンジンと、世間のイメージ

前述のようにディーゼルエンジンは効率が良く、二酸化炭素排出量は少ない。しかしながら、NOx（窒素酸化物）とPM（粒子状物質）という有害物質を発生してしまう。燃料に硫黄が含まれているとSOx（硫黄酸化物）も発生する。さらに排気ガスを浄化するために触媒などをつけようにも、硫黄酸化物によって早々にダメになってしまうため付けられない、など排ガスの低公害化にはハードルが高かった。結果としてディーゼル車は煙モクモクさんになってしまい、大気汚染が本格的に問題になり始めた70年代以降、自動車のディーゼルエンジンがやり玉に挙げられるようになった。

そうした流れを受けた90年代後半、こと日本国内においては排ガス規制強化の流れが急速に強まる。1999年の東京都知事選で当選し、同年に知事に就任した石原慎太郎の指揮の下、東京都がディーゼル車NO作戦を実施。石原がPMを入れたペットボトルを持ち出して記者の前で振って見せるパフォーマンスを行い、ディーゼル車の公害とその是正を訴え始める。この結果、ディーゼルエンジン＝悪というイメージが強く人々に印象付けられた。実際当時はまだ青白い煙をもうもう吐きながら走っているトラック多かったし、仕方ないね。

これ以後、東京とは周辺県と共に独自の排ガス規制を実施。また硫黄分の低減を石油連盟に働きかけ、さらに他の油と混ぜた不正軽油(脱税軽油)の取り締まり強化などを行った。こういったこともあって国を挙げてディーゼル車への規制強化へ動き、日本のディーゼル車は急速にクリーン化していく。とられた規制及び対策は以下のようなものである。

軽油に含まれる硫黄分の規制強化
- 1953年に12000ppm、1976年に5000ppm、1992年に2000ppm、1997年に500ppmと段階的に規制が強化されていった硫黄分。これが2005年には50ppm、2007年には10ppmへと一気に規制が厳しくなった。10ppmまで硫黄分が下げられた軽油は「サルファフリー」と呼ばれている。尚、自動車用ガソリンの硫黄分も10ppmまで下げられている。
- 石油連盟加盟各社は国の規制開始より2年ほど早く、50ppm及び10ppm軽油の全国供給を開始している。
新長期規制、ポスト新長期規制によるディーゼル車への排ガス規制強化
- PM、NOxなど公害を起こす物質の規制強化。

業界各社がこれら厳しい規制へ対応したことで、ディーゼルエンジンの排気ガスは15年くらい前とは見違えるほどにクリーンになった。そして00年代中盤以降、欧州で乗用車を積極的にディーゼルエンジン化する動きが明らかになってくると、国内でもディーゼルエンジンに対する見方に変化が生じつつある。

2009年から(継続生産車と輸入車は2010年から)ポスト新長期規制が開始すると、これに対応したディーゼル乗用車も徐々に増えてきた。2012年には新型車が相次いで市場投入され、また2013年以降に市場投入の以降を示す会社も出てきている。メーカーも積極的に「クリーンディーゼル」という言葉を使うなどもあり、イメージはすっかり良くなったと言えるだろう。
市場のディーゼル車に対するイメージの改善の要因は、これまで述べた規制及び対応に加え、ディーゼルエンジン自体の性能向上も考えられる。

**日本で販売されているディーゼル乗用車(2013年現在)**
国産車	日産自動車	エクストレイル
	三菱自動車	パジェロ、デリカD:5
	マツダ	CX-5、アテンザ、アクセラ
輸入車 (正規輸入車)	BMW	320d、523d、X5、X3
	アルピナ	D5 TURBO
	メルセデス・ベンツ	E350 BlueTEC、ML350 BlueTEC、Gクラス

クリーンディーゼルを支える技術

排気ガスの低公害化、性能の向上などもあり、すっかりイメージが良くなったディーゼル車。ではこれらの車はどういった技術によって支えられているか？。主に車両それ自体に関わる技術に関して記述する。

コモンレール式直接噴射装置
- 燃料噴射装置の一つ。予め燃料に高い圧力をかけて、その燃料をコンピューターで計算して細かく噴射するもの。初期の噴射率が高くなるとNOxが増大するので、「計算している、初期の噴射量とか」ってDENSOが言ってた。
DPF
- エンジンから出るまっくろくろすけを濾し取る装置。排気ガスの通り道に仕掛けられている。低硫黄化などによりエンジン自体が出すまっくろくろすけは減っているものの、ゼロになったわけではない。そのままでは排ガス規制をクリアできないため、乗用車から大型車まで大抵ついている。
尿素SCRシステム
- 主に尿素水(AdBlue)を利用した浄化装置の一つ。尿素水を排気ガスに吹きかけ、高温下で加水分解されてアンモニア(NH3)を生成。そのアンモニアでNOxを還元し、窒素ガス(N2)と水蒸気(H2O)を得る。トラックやバスなどの商用車以外ではメルセデス・ベンツのBlueTEC搭載車に採用されているのみである。
  デメリットとして、尿素水が切れるとエンジンの再始動ができなかったり、定期的な清掃が必要だったりする。
NOx後処理装置
- 知っての通り、ディーゼルエンジンは高い圧縮によって燃料を着火させている。その為、どうしても高圧化において不均一な燃焼が発生し、NOxが発生してしまう。そこで排ガスの通り道に後処理装置をつけることで、NOxを窒素と酸素に分けて排出するようにしている。後処理装置にはNOxトラップと呼ばれる触媒を使うものと、尿素SCRと呼ばれる尿素を噴射するものの二つがある。
  尚、ディーゼルの圧縮をわざと下げることでNOxを減らす方法もあり、こうすれば後処理装置なしでもNOxを基準以下に下げることも可能。但しこの手法を取ると、冷間時の始動性が悪化するという諸刃の剣であり、始動性に対する何らかの対策が必要となる。今のところこの手法を取っているのはマツダのSKYACTIV-Dのみ。