ディーゼル車はどうやって動くのですか？

ディーゼルエンジンの奥深きメカニズム：ガソリンエンジンとの違いから、環境対策の最前線まで

ディーゼルエンジンは、その力強いトルクと燃費性能から、トラックやバス、一部の乗用車など、様々な用途で活躍しています。一見するとガソリンエンジンと似た構造を持ちますが、その動作原理は大きく異なり、独自の魅力と課題を抱えています。この記事では、ディーゼルエンジンの動作原理を詳細に解説し、ガソリンエンジンとの違い、そして現代における環境対策の重要性について掘り下げていきます。

ディーゼルエンジンの心臓部：圧縮着火のメカニズム

冒頭で触れられているように、ディーゼルエンジンの最大の特徴は、圧縮着火と呼ばれる燃焼方式です。ガソリンエンジンが、吸入した混合気（空気とガソリン）をスパークプラグの火花で着火するのに対し、ディーゼルエンジンは、シリンダー内に吸入された空気のみを極めて高い圧力で圧縮します。この圧縮によって空気の温度は急激に上昇し、摂氏700度以上に達することも珍しくありません。

そこに、燃料噴射装置（インジェクター）から微粒化された軽油（ディーゼル燃料）が噴射されると、高温に熱せられた空気と接触し、自然発火します。この爆発的な燃焼によってピストンが押し下げられ、その運動エネルギーがクランクシャフトを回転させ、車両を駆動させるのです。

ガソリンエンジンとの違い：設計思想と性能特性

ディーゼルエンジンとガソリンエンジンの違いは、単に点火方式だけではありません。それぞれの設計思想と性能特性にも大きな差があります。

• 圧縮比: ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンよりも遥かに高い圧縮比（14:1～25:1程度）を持ちます。これは、圧縮着火を実現するために必要な高温高圧状態を作り出すためです。
• 燃料噴射: ディーゼルエンジンは、燃料をシリンダー内に直接噴射するため、高度な制御技術が必要です。近年では、コモンレール式燃料噴射システムなどが採用され、より精密な燃料噴射制御が可能になっています。
• トルク特性: ディーゼルエンジンは、低回転域から大きなトルクを発生させることができます。これは、重い荷物を積んだトラックやバスなどの車両にとって非常に重要な特性です。
• 燃費性能: 一般的に、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンよりも燃費性能に優れています。これは、軽油がガソリンよりもエネルギー密度が高く、また燃焼効率が良いことが理由です。

環境対策の最前線：排出ガス規制との戦い

ディーゼルエンジンは、その優れた燃費性能とトルク特性から広く利用されてきましたが、一方で、排出ガスに含まれる粒子状物質（PM）や窒素酸化物（NOx）などが環境問題を引き起こす要因として指摘されてきました。そのため、世界各国で厳しい排出ガス規制が導入され、ディーゼルエンジン技術は常に環境対策との戦いを強いられています。

近年では、以下の技術によって排出ガスの低減が図られています。

• DPF（Diesel Particulate Filter）： 粒子状物質（PM）を捕集するフィルター。
• SCR（Selective Catalytic Reduction）： 尿素水（AdBlue）を噴射し、窒素酸化物（NOx）を無害な窒素と水に分解する触媒。
• EGR（Exhaust Gas Recirculation）： 排気ガスの一部を再び吸気側に還流させ、燃焼温度を下げることで窒素酸化物（NOx）の生成を抑制する。

これらの技術に加え、燃焼効率の向上や燃料噴射制御の高度化など、様々な技術開発が進められています。

まとめ

ディーゼルエンジンは、その独自の燃焼メカニズムと優れた性能特性によって、現代社会において重要な役割を果たしています。しかし、環境問題への対応は、ディーゼルエンジンが克服すべき重要な課題です。今後も、環境性能と実用性を両立させるための技術革新が、ディーゼルエンジンの未来を左右することになるでしょう。