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ディーゼル昨今

 ディーゼル・エンジンは1892年の発明である。ガソリン・エンジン(オットーサイクル)の発明が1876年のことだから、ガソリン・エンジンと同等の歴史を持っている。
 当初は船舶用、潜水艦用、航空機用など大型のエンジンとして使用されたが、1936年にはメルセデスベンツが乗用車用(農耕機、トラック用はそれ以前に登場している)としては初のディーゼルエンジン搭載車、260Dを発売。戦後もメルセデスベンツでは一貫して乗用車用ディーゼルをラインアップしてきた。
 このためもあって、ヨーロッパでは、コンパクトカーからラグジュアリークラスまで、タクシーからVIPカーまでディーゼルエンジン車は幅広く受け入れられている。
 さらに乗用車の大幅な燃費の向上、Co2の削減が社会的なテーマとしてクローズアップされてくると、ヨーロッパの自動車メーカーはさらに新しいディーゼルエンジンの開発を行い、より高性能で排ガスのクリーンなディーゼルエンジンが登場している。
 周知のように日本、アメリカではディーゼルエンジン乗用車は乗用車として受け入れられていない。低出力、黒煙、騒音といったネガティブなイメージが定着してしまっていたからである。
 しかし日本、アメリカでも燃費のよさ、ディーゼルエンジンならではの強力な低速トルクが見直されつつあり、今後はディーゼルエンジンへのシフトも想定できるようになってきている。
 実際、日産、三菱、ホンダなどは2008年から2009年にかけて、アメリカ市場向けに新開発したディーゼルエンジン車を展開しようとしている。
 潮目は大きく変わってきたのである。
 
 しかし古くて新しいディーゼルエンジンがなぜ今注目を浴びるのか。それはディーゼルエンジンの本質を見ておく必要がある。
 まず、ディーゼルエンジンは軽油を燃料を使用し、ガソリンエンジンのような火花点火による燃焼ではなく、自己圧縮による圧縮点火、燃焼を行う点が大きく異なるところだ。
 ガソリンエンジンが点火による燃焼が行われるのは一定(10:1~17:1ていど。リーンバーンを行うには着火点付近に濃い燃料を供給する成層燃焼が必要)の空燃比の範囲内であるのに対し、ディーゼルエンジンは自己圧縮による着火、燃焼のため本質的に希薄な燃料での燃焼ができることが特徴だ。(ただし、この希薄燃焼が原因でNoxが多く発生することが避けられない)
 ガソリンエンジンは出力調整のために吸入空気量を制御するスロットルバルブを使用し、ディーゼルエンジンは直接噴射される燃料の量を調整することで出力のコントロールを行っている。ディーゼルエンジンはこのようにスロットルバルブを使用しないので、ポンピング損失が少ないという有利な点を持っているのだ。
 もうひとつの相違点は、ガソリンエンジンはある圧縮比(12:1以上)以上にするとノッキングが発生しエンジンが破壊されるが、ディーゼルエンジンの場合は20:1~14:1といった高い圧縮比(ディーゼルエンジンは、かつては20:1以上という高い圧縮比が一般的であったが、現在ではNoxを少なくするため、17:1以下の低めの圧縮比が採用されている)で燃焼でき、燃焼室は空気を圧縮した後に燃料を噴射するためノッキングの心配がない。
 ノッキングを恐れる必要がないためターボを組み合わせてより高い燃焼圧力、高出力を引き出す技術が現在のディーゼルエンジンのトレンドになっているのだ。
 このように、ディーゼルエンジンは圧縮比が高く熱効率がガソリンエンジンより優れており、ポンピング損失も少ないため、本質的に燃費、Co2低減には有利なのである。
 しかし、ネガティブな要素としては、黒煙の排出、排ガス処理の難しさ、特有のエンジン騒音といった面から、自動車メーカーにとってはエンジンのあらゆる部品を高強度にするためや超高圧燃料噴射システムなどコストが高くなるなどがあげられる。
 
 1978年代にメルセデスベンツはディーゼルエンジンに初めてターボを組み合わせ(W116:300SD)て高出力化に道を開いたが、90年代後半にはさらに大きな技術革新が行われた。ディーゼルエンジンの4バルブ化から、超高圧のコモンレール式燃料直噴システム、ディーゼル燃焼を制御するためのピエゾインジェクターなどが実用化されたのだ。
 コモンレール式はデンソーが実用化世界初で、乗用車用としては97年にボッシュが実現し、1600bar以上という超高圧噴射が可能になり、燃焼の安定や黒煙の低減が可能になった。またピエゾインジェクターは高速で燃焼するディーゼルエンジンの燃焼制御の道を切り開き、騒音や黒煙の低減、排ガスのクリア化に役立っているのだ。
 こうした技術を採用することで、新世代のディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンの1.5~2倍の最大トルクを引き出し、動力性能はガソリンエンジンと同等か上回るようになってきている。
 そして燃料消費やCo2の排出はガソリンエンジンの約50%、さらに黒煙(黒煙の粒子状の物質:PM)、排ガスといったネガティブな部分も大幅に低減させることができるようになってきたので、それ以前より乗用車への適合性は高まったということができる。
 ただ、社会的な要請として、世界的に黒煙粒子のさらなる低減、ガソリン車と同等の排ガスレベルが求められているため、DPF(粒子状物質除去フィルター)、酸化触媒(Co対策)、Nox対策としてのNox吸蔵触媒や尿素還元式触媒システムの採用など、もともと製造コストの高いディーゼルエンジンのコストがさらに高くなる一方になっている。
 しかし、もう少し先を見てみると、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンより多種の燃料に対応できる能力を持っていることはメリットになる。
 てんぷら油はともかくとして、CTL、GTL、ATLなどの合成燃料を使用すれば、排ガスはよ
りクリーンにできるしバイオマス燃料であれがカーボンニュートラルに向かうことができるのは明るい材料だと思う。

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