ディーゼルエンジン

空気噴射とは、ディーゼル機関で燃料を燃やすために用いられる技術です。ディーゼル機関は、ガソリン機関とは違い、火花を飛ばして燃料に火をつけるのではなく、空気をぎゅっと縮めて高い温度と圧力にして、そこに燃料を吹き付けて自然に火をつける仕組みです。この仕組みを圧縮着火方式といいます。ディーゼル機関を作ったルドルフ・ディーゼルさんは、1893年にこの空気噴射を使ったディーゼル機関の特許を取りました。 空気噴射の仕組みは、高い圧力の空気を利用して燃料を霧のように細かく噴射することです。霧吹きで水を吹き付けると細かい霧状になるのと同じように、燃料も細かくすることで、空気とよく混ざりやすくなります。ディーゼル機関では、燃料と空気がしっかり混ざっていないと、うまく燃焼せず、力が弱まったり、排気ガスが悪くなったりします。 初期のディーゼル機関では、この空気噴射が主流でした。高い圧力の空気を作り出すには、大きな空気圧縮機が必要で、この装置は場所を取り、構造も複雑でした。また、空気圧縮機を動かすのにも多くの力が必要だったため、機関全体の効率もそれほど高くありませんでした。しかし、空気噴射は燃料を確実に霧状に噴射できるので、様々な種類の燃料を使うことができました。 その後、技術の進歩とともに、部品の精度が上がり、より高い圧力で燃料を噴射できる噴射ポンプが登場しました。これにより、空気噴射に代わって、噴射ポンプだけで燃料を高圧噴射する方式が主流になっていきました。噴射ポンプ方式は、空気圧縮機が不要なため、構造が簡単で、機関の大きさも小さく、燃費も向上しました。 現在では、空気噴射方式は大型のディーゼル機関の一部で使われている程度です。しかし、空気噴射は燃料の噴射圧力が高く、様々な燃料に対応できるという利点があるため、新たな燃料の利用など、将来の技術開発に役立つ可能性を秘めています。

自動車の動力源である機関には、様々な種類があります。燃料の種類や構造によって、大きく分けられます。よく知られているのは、ガソリンを燃料とするガソリン機関と、軽油を使う軽油機関です。その他にも、独特な構造を持つ回転機関など、様々な種類が存在します。今回は、軽油機関の中でも、かつて主流であった「空気室式機関」について詳しく説明します。 空気室式機関は、現在ではほとんど使われていません。しかし、軽油機関の歴史を語る上で、無くてはならない重要な存在です。空気室式機関を知ることで、現在の軽油機関の優れた性能をより深く理解することができます。 空気室式機関は、その名前の通り、「空気室」と呼ばれる小さな部屋が燃焼室に隣接していることが特徴です。燃料噴射装置から噴射された軽油は、まずこの空気室で一部が燃焼します。この時、空気室内で発生した熱と圧力によって、残りの軽油と空気が激しくかき混ぜられます。そして、この混合気は燃焼室へと押し出され、そこで本格的な燃焼が始まります。 空気室を設けることで、燃料と空気がしっかりと混ざり合い、燃焼効率が向上するという利点がありました。これは、当時の技術では燃料噴射の精度が低く、空気と燃料を均一に混ぜることが難しかったためです。空気室は、この問題を解決するための工夫でした。 しかし、空気室式機関には、出力や燃費の面で限界がありました。空気室での燃焼にエネルギーが使われるため、全体の燃焼効率は最適とは言えませんでした。また、燃焼速度も遅く、高回転化も難しかったのです。 その後、燃料噴射技術の進歩により、空気室を必要としない「直接噴射式機関」が登場しました。直接噴射式機関は、燃焼室に直接燃料を噴射するため、燃焼効率が高く、出力や燃費の面でも優れています。 現在では、ほとんどの軽油機関が直接噴射式となっています。空気室式機関は、直接噴射式機関へと進化を遂げるための、重要なステップだったと言えるでしょう。