ディーゼルエンジンはどのように動作するのでしょうか？熱効率は高いのに、より多く汚染するのでしょうか？

ディーゼルエンジンは今でも非常に人気がありますが、次第に厳しい目を向けられており、ガソリンエンジンはディーゼルからシェアを奪いつつあります。しかし、ディーゼルエンジンがどのように動作し、ガソリンエンジンとの主な違いは何なのか、きちんと把握しているでしょうか？次の車を選ぶ際に違いを理解していただけるよう、ディーゼルエンジンの仕組みについて説明します。少なくとも、メカニズムの面においては。

まず、ディーゼルエンジンの起源について見ていきましょう。ディーゼルエンジンは1893年に技術者ルドルフ・ディーゼルによって開発されました。ディーゼルはMANという会社に勤めていましたが、当時すでに同社は大型車両を動かすための大出力エンジンを製造していました。そしてこの発想から、より高い熱効率を持つエンジンを作る必要性が生まれたのです。最終的に、彼の試作エンジンの一つが爆発し、技術者とその助手たちは重傷を負いました。幸いにも研究は続けられ、実を結びました。

ディーゼルエンジンの動作：ディーゼルサイクル

ディーゼルエンジンは、動作の仕組みこそ異なるものの、機構の大部分はガソリンエンジンと共通しています。ガソリンエンジンと同じく4ストロークで動作しますが、軽油の燃焼を起こす方法が異なり、そこに両者の違いがあります。内燃機関が用いる4つの行程は以下のとおりです。

• 吸気： 第1行程では吸気バルブが開き、空気を取り込みながらピストンが下降します。ピストンは最下点まで移動し、シリンダー内の空間全体を空気で満たします。
• 圧縮： 第2行程ではピストンが再び上昇し、空気を圧縮します。これにより空気の温度が上がり、エンジンを動かす燃料の噴射に備えます。
• 燃焼： 空気が圧縮されていく中、ある特定の瞬間に霧状にした燃料の噴射が行われます。燃料は圧縮された高温の空気と接触して発火し、温度は700〜900℃に達して、ピストンを押し下げます。
• 排気： 燃料が燃焼すると排ガスが発生し、排気バルブを通じてエンジン外へ排出されます。その間に新たに入ってくる空気が排ガスを押し出し、空間をきれいにして次のサイクルに備えます。排ガスはディーゼル車に備わったフィルターで処理され、有害物質が大気中に放出されないようにしています。

この種のエンジンには点火プラグがありません。燃焼は霧状の燃料が圧縮空気と接触することで起こるため、ガソリンエンジンで爆発を起こす方法よりも格段に効率が高いエンジンとなっています。ただし、エンジンの壁を厚く頑丈にする必要があるだけでなく、動作に必要な圧力を生み出すための多くの部品を備えなければなりません。

熱効率は高いが、大気汚染はより大きい

軽油は安価で、ガソリンよりも効率に優れています。ディーゼルエンジンは回転数が低いため、より長い寿命を持つことができます。メンテナンスの手間が少なくで済みますが、故障時の修理費用は高額になります。さらに、ディーゼルエンジンを取り巻く現状は誰もが知るところです。汚染物質の排出量は多く、NOx（大気中）の濃度は高く、そのため多くの都市がディーゼル車の使用禁止を検討しています。

しかし、ディーゼル技術は進化し、規制によって淘汰されることを免れるだろうと考える人もいます。

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの違い

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの最大の違いは燃料です。当初、ディーゼルエンジンは街路灯に使われていた燃料、すなわちガソリンより重くて安価な燃料で動くように作られていました。この燃料は、重量輸送用としてより効率的であることが確認され、やがて小型で普及している乗用車にも使われるようになりました。ガソリンほど精製されておらず、燃焼後により多くの不純物を排出します。