着火遅れ

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ディーゼルエンジンの静粛化技術：パイロット噴射

軽油を使う機関は、ガソリンを使う機関と比べて燃料の消費が少なく、力強いのが特徴です。そのため、大きな車両である貨物自動車や乗合自動車をはじめ、最近では自家用車にも広く使われています。しかし、軽油を使う機関には、作動時の音が大きいという欠点もあります。そこで、この音を小さくするための様々な工夫が考えられてきました。その中でも、始動時の少量の燃料噴射は大切な役割を担っています。この技術について、詳しく説明します。軽油を使う機関は、ガソリンを使う機関とは異なり、圧縮による高温で燃料に火をつけます。このため、燃焼が急激に起こりやすく、大きな音が発生しやすいのです。始動時の少量の燃料噴射は、主噴射の前に少量の燃料を噴射することで、燃焼室内の温度と圧力を適切な状態に調整する技術です。こうすることで、主噴射時の急激な燃焼を抑制し、騒音を小さくすることができます。始動時の少量の燃料噴射には、いくつかの種類があります。一つは、主噴射の直前に一回だけ少量の燃料を噴射する単段噴射です。もう一つは、複数回に分けて少量の燃料を噴射する多段噴射です。多段噴射は、単段噴射よりもさらに細かく燃焼を制御できるため、より効果的に騒音を小さくすることができます。始動時の少量の燃料噴射は、音を小さくするだけでなく、排気ガス中の有害物質を減らす効果も期待できます。急激な燃焼が抑制されることで、窒素酸化物や粒子状物質の発生が抑えられるためです。このように、始動時の少量の燃料噴射は、軽油を使う機関にとって重要な技術です。この技術の進歩により、軽油を使う機関は、より環境に優しく、静かなものへと進化していくでしょう。

着火遅れとディーゼルノックの関係

圧縮着火機関とは、一般的にディーゼル機関と呼ばれるもので、ガソリン機関とは異なる仕組みで燃料を燃やして動力を得ています。ガソリン機関は電気の火花を使って燃料に火をつけるのに対し、ディーゼル機関は空気をぎゅっと縮めることで生まれる熱を利用して燃料に火をつけます。ピストンと呼ばれる部品がシリンダーの中を上下に動きます。ピストンが上にあがると、シリンダーの中の空気は小さくなって圧力と温度が上がっていきます。この高温高圧になったところに、燃料が霧状に噴射されます。すると、まるで火種を近づけたように、燃料は自然に火がつき燃え始めます。この燃焼によってピストンが押し下げられ、それが回転運動に変換されて車を動かします。ディーゼル機関のこの仕組みは、圧縮着火と呼ばれます。圧縮によって高い温度と圧力を作り出すため、火花を起こすための装置、つまりガソリン機関でいうところの点火プラグが不要になります。また、圧縮比を高めることでより高い熱効率を実現できます。熱効率とは、燃料が持っているエネルギーをどれだけ効率よく動力に変換できるかを表す割合です。ディーゼル機関はガソリン機関に比べてこの熱効率が高いため、同じ量の燃料でもより長い距離を走ることができます。つまり燃費が良いのです。ディーゼル機関は、高い力強さと燃費の良さ、そして頑丈さから、大きな貨物自動車や路線バス、工事現場で働く建設機械など、力強く長く使えることが求められる乗り物に多く使われています。また、近年は技術の進歩により、乗用車にもディーゼル機関を搭載したものが増えています。静かで振動が少ないディーゼル機関も開発されており、快適性も向上しています。