ディーゼルエンジンの用途：乗用車から産業用発電機まで

車両や産業用発電機におけるディーゼルエンジンの採用は年々増加しています。ガソリン（ガソリン）エンジンでも一部の用途はカバーできますが、ディーゼルエンジンは燃焼プロセスから効率まで、ガソリンエンジンとは異なる特性を持っています。ディーゼルエンジンでは空気と燃料が別々の段階で導入され、空気のみを高圧縮比（14:1〜25:1）で圧縮します。一方、ガソリンエンジンの圧縮比は8:1〜12:1程度です。このためディーゼルエンジン内部はガソリンエンジンより遥かに高温になり、最高温度・最高圧力に達した時点で噴射された軽油が極めて高い温度によって自然着火します。

以前の記事「ディーゼルエンジンの基礎」でも解説しましたが、今回はディーゼルエンジンの主な用途と、それぞれの用途で発揮される利点について詳しく見ていきます。

ディーゼルエンジンの主な用途

ディーゼルエンジンが使用される主な分野は以下の通りです。ただし、ディーゼルの特性は用途によって異なるメリットをもたらします。

乗用車

ディーゼルは大型トラックや大型車だけでなく、現在はコンパクトカー（スーパーミニ）にも搭載されるようになりました。乗用車や小型商用車では、スムーズな運転フィールと高い低速トルクが重視されます。電子制御燃料噴射の進化によりスムーズなトルク発生が可能になり、高級車にもディーゼルエンジンが採用されるようになりました。乗用車用ディーゼルエンジンは通常3〜10気筒、排気量0.8〜5.0リッターで、現代ではターボチャージャー付き直噴が主流です。

鉄道車両（機関車）

ディーゼル機関車は1913年に初めて登場し、連続運転向けに設計され、状況によっては低品質燃料にも対応できる必要があります。一部は2ストロークディーゼルエンジンを使用しますが、現代の多くはディーゼル・エレクトリック方式です。ディーゼルエンジンで発電機を駆動し、その電力で電気牽引モーターを回します。ディーゼルエンジンと駆動輪の間に機械的な接続はありません。電化されていない鉄道では、ディーゼルエンジンが蒸気機関に代わって主流の動力源となっています。

船舶

船舶用ディーゼルエンジンの要件は用途によって異なります。軍用や中型ボートには中速4ストロークディーゼルが適しており、最大24気筒、出力は一桁メガワット級です。小型ボートにはトラック用ディーゼルエンジンが転用されることもあります。大型船舶では極めて効率の良い低速2ストロークディーゼルエンジンが使われ、熱効率は55%に達します。通常のディーゼルエンジンとは異なり、船舶用2ストロークエンジンは高粘度の重油を燃料とします。潜水艦は通常ディーゼル・エレクトリック方式です。

定置型ディーゼルエンジン

定置型ディーゼルエンジンは主に発電用として使われますが、冷凍コンプレッサーや各種ポンプの駆動にも用いられます。これらは概ね連続運転され、部分負荷で常時運転するか、全負荷で間欠運転されます。交流発電機を駆動する定置型エンジンは、商用電源の周波数（日本・欧州50Hz、米国60Hz）に同期するため、クランクシャフト回転数は一定に保たれます。実用上、クランクシャフト回転数は25Hz（1500rpm）または30Hz（1800rpm）とされます。

非道路用ディーゼルエンジン

建設機械などの非道路用途では、燃費、信頼性、メンテナンス性の良さが重視されます。高出力や静粐性は二の次とされるため、機械式燃料噴射と空冷が今でも一般的です。出力範囲は幅広く、最小3kWから大型トラック用エンジンまであります。

航空機

航空機用ディーゼルエンジンは第二次世界大戦前から存在しましたが、1970年代後半には一般航空機での採用例がありませんでした。1978年、Karl H. Bergey氏は「近い将来、一般航空用ディーゼルが実用化される可能性は低い」と述べています。しかし近年（2016年）、信頼性、耐久性、低燃費の利点から無人航空機（UAV）で採用が進んでいます。2019年初頭には、AOPA（航空機所有者・パイロット協会）が「一般航空機用ディーゼルエンジンモデルが完成間近」と報じています。

以上がディーゼルエンジンの主な用途です。参考になれば幸いです。他の技術系学生にもシェアしていただけると嬉しいです。次回もお楽しみに！