ディーゼルエンジンの始動原理は？

ディーゼルエンジン始動の神秘：圧縮着火のメカニズムに迫る

ディーゼルエンジンは、その力強いトルクと燃費の良さから、トラックやバス、建設機械など、 heavy-duty な用途で広く利用されています。ガソリンエンジン車とは異なるエンジン音や排気ガスが特徴ですが、一体どのように始動しているのでしょうか？

ディーゼルエンジンの心臓部には、ガソリンエンジンと同様にシリンダーとピストンが存在します。しかし、その始動メカニズムは大きく異なります。ガソリンエンジンがスパークプラグによる火花点火を利用するのに対し、ディーゼルエンジンは「圧縮着火」という独自の燃焼方式を採用しているのです。

始動の過程を見ていきましょう。

1. 吸気行程: まず、ピストンが下降することにより、シリンダー内に新鮮な空気が吸い込まれます。

2. 圧縮行程: 次に、ピストンが上昇し、吸い込んだ空気を力強く圧縮します。ディーゼルエンジンの圧縮比はガソリンエンジンよりも高く、約15:1から25:1にも達します。この高い圧縮比により、シリンダー内の空気は700℃〜900℃という高温高圧状態になります。

3. 燃料噴射・燃焼行程: ピストンが圧縮行程の終わりに近づくと、燃料噴射装置から高圧で燃料がシリンダー内に噴射されます。高温高圧の空気と接触した燃料は、自然に発火し、爆発的な燃焼を引き起こします。この燃焼エネルギーがピストンを押し下げ、クランクシャフトを回転させます。

4. 排気行程: 最後に、ピストンが再び上昇し、燃焼後の排気ガスをシリンダー外へ排出します。

このように、ディーゼルエンジンは、高温高圧状態を作り出すことで燃料の自己着火を可能にしています。この圧縮着火こそが、ディーゼルエンジンの最大の特徴と言えるでしょう。

ディーゼルエンジンのメリットとしては、以下の点が挙げられます。

• 高い熱効率: 圧縮比が高いため、燃焼効率が高く、燃費に優れています。
• 力強いトルク: 低回転域から大きなトルクを発生するため、加速性能に優れています。
• 耐久性: 構造がシンプルで頑丈なため、長期間の使用に耐えることができます。

一方、デメリットとしては、

• 排気ガス: 窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM)などの排出量が比較的多い点が課題です。
• 騒音・振動: ガソリンエンジンに比べ、エンジン音が大きく、振動も大きくなる傾向があります。

近年では、排気ガス浄化技術の進歩や、エンジン技術の向上により、これらのデメリットも改善されつつあります。ディーゼルエンジンは、今後も進化を続け、環境性能と動力性能を両立させたエンジンとして、活躍が期待されています。