ディーゼルエンジン
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補機類
ディーゼルエンジンではガソリンエンジンとは異なる特性に応じた装置が必要になるため、かなりの高コストになる。上記の燃料噴射装置や後段の排ガス対策用の後処理装置が代表例であるが、これら以外でも、原理的に振動と騒音が大きくなるため、ディーゼルエンジンでは2次バランサーを追加したり、防振ゴムによる固定に高度な技術が使用され、また大型車に圧縮開放ブレーキも使用される。
燃料油清浄機
燃料油清浄機はC重油から不純物を取り除く装置。1950年ごろ舶用大型ディーゼルエンジンで安価なC重油を使うために開発された燃料の前処理装置。それまでディーゼルエンジンは一定水準以上のグレードにあるA重油までしか使えなかった。C重油は製油残渣といえる劣悪な燃料で、不純物の混入が前提となる。燃料油清浄機は残渣油を加熱して流動性を高めてから、水分や固形分を遠心分離機で取り除き、さらにフィルターで濾過して細かな混入物の除去を図る。
安価を求める残渣油は軽質油を蒸留した残り物なので、製油技術が向上し、利用価値のある各種成分を高度に分留できるようになるにつれ、残渣部は相対的に低質化していく。したがって一定品質に止まらないため、燃料油清浄機も高性能化を求められる。1970年以降に製油法の進展によって導入された接触触媒分解装置からアルミナ、シリカ微粒子が残渣油に混入するようになり、ピストンリング、シリンダーライナー、燃料ポンプを短時間で損傷する事故が多発するようになった。燃料油分析サービスと併用して事故の防止を図っている[4]。
予熱機構
火花点火のような着火機構を持たず、着火には空気の断熱圧縮による高温を利用しているため、寒冷地での長時間停車後など燃焼室が冷え切った状態からの始動や、標高が高く空気密度が小さいところで始動する場合は、吸気が着火に必要な温度に達しないことがあり、「予熱」が必要となる。燃焼室内に頭部を露出させた「グロープラグ」で予熱を行ったり、場合によりインテークマニホールド直前に置かれた「インテークヒーター」で吸気を加熱する。マツダのSKYACTIV-Dでは始動にはグロープラグを用い、始動直後には可変排気弁の遅閉じによって高温の排気ガスを吸気管に吹き返して(内部EGR)、吸気を暖めている。
スターターモーター
小型ディーゼルエンジンの始動にはガソリンエンジンと同様にスターターモーターによってクランク軸を回転させ、燃焼サイクルを開始するが、圧縮比が高いため、同程度の排気量に対して2 - 3倍程度に大きな出力のスターターモーターを備える必要があり、自動車などでもバッテリーを2個直列にして電装系を24 Vとするものがある。
大型エンジンの始動には圧縮空気をシリンダー内に吹き込み、ピストンを直接動かすための装置が必要となる。あらかじめ補助動力装置を起動して発電や圧縮空気を生成しておく場合が多い。
エンジン停止機構
ディーゼルエンジンは着火に電気を用いていないため、エンジンキーをオフの状態にし(バッテリーからの電源を断つ)ても停止しない。運転を停止させる方法には以下の3種類がある。
- 燃料供給ストップ
- 主に小型エンジンに多い方法。古い列型ポンプには、手動式やキーオフの状態でモーターが噴射ポンプのスリーブ制御ロッドを直接動かして燃料を絞るものがあるが、分配型以降では、キーオフで「閉」となる電磁弁が用いられている。ピストンが吸気を圧縮する力で停止するため、振動が出ることと、停止位置が同じになりやすい[注釈 2]短所もある。
- 吸気ストップ
- インテークマニホールド直前に置かれたインテークシャッターで吸気を絞る方法。停止は滑らかで、振動が少ない。シャッターのアクチュエーターには、モーターまたは負圧駆動のダイヤフラムが用いられる。
- 圧縮力の開放
- てこなどで給排気バルブを「開」の状態にし、ピストンが吸気を圧縮しないようにする方法。手動でクランキングを行う小型の発動機などでは、始動時の負担軽減のためにデコンプレッション機構を利用するが、その機構を停止時にも用いるもの。未燃焼ガスや燃料が排出される欠点があり、主流ではない。
エンジンオイル
エンジンオイル#ディーゼル車も参照。ディーゼルエンジンでは正しく添加剤が加えられたエンジンオイルでないと、シリンダー内の燃料の燃え残った微粒子が、ピストン側面のトップリング付近でエンジンオイルの主成分である鉱物油と結合して沈積物を作り、リングを固着する「リングスティック」という現象が起きる。これを防止するために、エンジンオイルにはピストンリング付近に溜まる燃え残り、つまり「煤」や「スラッジ」を洗い流してエンジンオイル中に分散させる清浄分散剤が加えられる。また、排気(EGR)やブローバイガスの還流で、それらに含まれる硫黄などによる酸でエンジンオイルが変質するのを防ぐ酸化防止剤や、腐蝕防止剤、粘度を適正に保つ粘度指数向上剤も加えられている。
船舶用潤滑油についての詳細はユニフロー掃気ディーゼルエンジン#船舶用を参照されたい。船舶用ディーゼルは大別して中・高速なトランクピストン式4ストロークと、低速なクロスヘッド式2ストロークに分けられ、前者のトランクピストン式の潤滑油は一般的な高速ディーゼルエンジンに近い。しかし後者のクロスヘッド式は大量に硫黄分の残留するC重油を使う特大型ディーゼルエンジンとなり、シリンダライナ潤滑用のシリンダ油とそれ以外の潤滑を行うシステム油の2種類が存在する特徴がある。シリンダ油は燃焼後に発生する硫酸成分を中和するために塩基価(アルカリ価)の高い「高アルカリ価シリンダ油」が求められる。中和しないとエンジン内部がすぐに腐食してしまうためである。
エンジンオイルフィルター
ディーゼルエンジンのエンジンオイルは、ガソリンエンジンのものに比べ、早期に多くの微粒子を取り込むため、オイルフィルターは大型で高効率なものが使われる。一部エンジンでは、本来のオイル流路とは別に設けられた、遠心式や吸着式によるバイパス式フィルターで微粒子を取り除いてオイルパンに戻すものもある[5]。
不純物の多いC重油を使うディーゼル機関では、シリンダー部を潤滑した高アルカリ価シリンダ油は汚すぎてフィルタでも再利用できず廃油となる。その代わりクランク室はシリンダ室とは分離され独立のオイル経路で循環して潤滑される。
真空ポンプ
ディーゼルエンジンは、スロットルバルブが不要なこと[注釈 3]や吸気脈動が大きいことなどで、ガソリンエンジンと比較してインテークマニホールドでの負圧生成には適していない。そのため、真空倍力式のブレーキブースターを用いるディーゼル車では、Vベルトやギヤで駆動する専用の真空ポンプと、負圧貯蔵タンクを備えている。
このポンプの潤滑にはエンジンオイルが兼用される。
注釈
- ^ ディーゼルは微粉炭を含むさまざまな燃料の使用を計画したが、粉末燃料の使用には成功しなかった。1900年のパリ万国博覧会ではピーナッツ油での運転を実演した(バイオディーゼルを参照)。
- ^ フライホイールのリングギア上の何箇所かが、いつもスターターモーターのピニオンギアの位置に来る→偏磨耗の原因
- ^ ディーゼルエンジンはスロットルバルブによる回転数(出力)制御ではないものの、アイドル時や低回転域の吸気騒音を抑えるため、コンバインドガバナーのように負圧を必要とする調速機のため、アクセル全閉時に酸素過多となって発生するNOxを抑えるため、等の目的で、吸気管にバタフライバルブを備えているものがある。この場合、一般的に言われる「ディーゼルエンジンの吸気系は負圧にならない」は当てはまらない。
- ^ この方式を初めて実用化したエンジンがマツダのSKYACTIV-Xである。
- ^ ディーゼルサイクルとオットーサイクルの性質を併せ持つことから、メルセデス・ベンツが名付けた造語。
- ^ ただし、シリンダーブロックや燃料タンクに直撃弾を受けた場合、ガソリンエンジンに比べ爆発の危険は少ないが、炎上する可能性はそれほど変わらない
- ^ 農業機械では主に耕運機、トラクター、コンバインや6条植以上の乗用田植機などがある。
- ^ 軽油引取税が揮発油税よりも税率が低く、その結果として燃料そのものの価格は高額である軽油のほうが小売価格ではガソリンよりも1割強ほど安価になる。こうした軽油優遇税制は先進国に限ると日本のみ[35]。
- ^ ただし灯油・重油を燃料油にした自動車で公道を走ると軽油引取税の脱税行為となる。
- ^ BTL燃料は、生産過程と消費過程でのCO2の量が等しいことから、カーボンニュートラルとみなされ、京都議定書の目標達成には非常に有効となる。葉や茎など、植物全体を原材料としたセルロースから作られるBTL燃料は、植物の種子から得られるデンプンを元にした植物油燃料(BDF/バイオ ディーゼル フューエル、SVO/ストレート ヴェジタブル オイル)に比べ、植物の質量あたりのエネルギー量は2倍、同じ耕地面積から得られる収穫量は10倍以上と言われる。雑草などを原料にできるため、食物価格の高騰や、水不足の問題を解決する一助ともなる
- ^
冷凍機の発明で著名であったカール・フォン・リンデは、マレーシアのペナン島での講演に招かれたときに土産として圧気発火器を譲り受け、ドイツへ帰国した[63]。1877年頃、リンデがミュンヘン工業学校での帰朝講演で、この圧気発火器を実演して、葉巻に火をつけた[64][63]。ルドルフ・ディーゼルは、この講演を聴講していた[64]。ディーゼルは「この体験は、高圧内燃機関を発明するのに、もっとも大きな刺激となったもののひとつだった」と回顧している[64]
出典
- ^ 第2章 高圧化の液滴および液滴列燃焼 東北大学 小林秀昭
- ^ a b 山口卓也、高過給ディーゼル機関における予混合圧縮着火燃焼の研究 学位論文.大分大学工学研究科 2010年
- ^ マツダ「スカイアクティブD」の技術/低圧縮のデメリットを克服
- ^ 舶用大型2サイクル低速ディーゼル機関の技術系統化調査 田山経二郎
- ^ a b c 杉本和俊著 『ディーゼル自動車がよくわかる本』 山海堂 2006年7月24日初版第1刷発行 ISBN 4381077709
- ^ HCCI(予混合圧縮着火) 日産自動車>将来技術/取り組み
- ^ 総合効率とGHG排出の分析報告書 平成23年3月 日本自動車研究所 表2-2 発熱量およびCO2排出原単位
- ^ 総合効率とGHG排出の分析報告書 平成23年3月 日本自動車研究所 図4-6 単位走行距離あたりのエネルギー消費量(JC08モード)
- ^ 総合効率とGHG排出の分析報告書 平成23年3月 日本自動車研究所 図4-4 単位走行距離あたりのエネルギー消費量(10・15モード)
- ^ 総合効率とGHG排出の分析報告書 平成23年3月 日本自動車研究所 図5-3 標準ケースにおけるWtWエネルギー消費量・CO2排出量(J-MIX;JC08モード)
- ^ 総合効率とGHG排出の分析報告書 平成23年3月 日本自動車研究所 図5-1 標準ケースにおけるWtWエネルギー消費量・CO2排出量(J-MIX;10・15モード)
- ^ 総合効率とGHG排出の分析報告書 平成23年3月 日本自動車研究所 図3-14標準ケースにおけるWtTエネルギー消費量・CO2排出量(J-MIX)/表3-20 国内大規模プロセス(その1)
- ^ 労働災害事例 タイヤローラーをトラックに積込み中、突然動きだしたローラーに挟まれる - 厚生労働省 職場のあんぜんサイト
- ^ 映像 - YouTube - backwards running diesel
- ^ Reversing gears of a marine diesel engine - Machinery Spaces.com
- ^ Reversing Of Marine Engines - Bright Hub Engineering
- ^ MARINE ENGINES - splashmaritime.com.au
- ^ CLUTCHES AND REVERSE GEARS - Integrated Publishing
- ^ Operational Information Lost Motion - marinediesels.info
- ^ “寒いと軽油が凍るって本当? 意外と知らない寒冷地仕様の軽油に迫る。”. くるくら. 日本自動車連盟. 2023年3月26日閲覧。
- ^ Wellington, B.F.; Alan F. Asmus (1995). Diesel Engines and Fuel Systems. Longman Australia. ISBN 0-582-90987-2
- ^ a b c “FIE system; diesel fuel system; boat fuel system”. Tb-training.co.uk. 2012年6月22日閲覧。
- ^ “Intake air matters”. www.primempg.com. 2015年6月7日閲覧。
- ^ Launer, Donald; William G. Seifert; Daniel Spurr (2007). Lessons from My Good Old Boat. Sheridan House, Inc.. pp. 161–162. ISBN 1-57409-250-2
- ^ What is runaway? - carthrottle.com
- ^ Here’s How You Quickly Stop a Runaway Diesel - autoevolution.com、2014年10月3日。
- ^ アメリカ海軍艦船局『Diesel Engine Maintenance Training Manual』、2015年1月15日、115-117頁。
- ^ A General Electric ES44AC locomotive in the process of a runaway
- ^ ポール・デンプシー『Troubleshooting and Repairing of Diesel Engines 第4版』、マグロウヒル・エデュケーション、2007年11月5日、110頁。
- ^ 暴走は製造上の欠陥 三菱自工が7800台リコール - しんぶん赤旗、2003年7月6日。
- ^ Controlling Runaway Diesel Engines - pumpsandsystems.com、2012年5月2日。
- ^ a b c “船舶用のシステム油,シリンダ油とは”. ジュンツウネット. 潤滑通信社. 2023年3月26日閲覧。
- ^ a b “大型船舶のシステム・シリンダー油”. 潤滑油・環境ワールド. 潤滑油協会. 2023年3月26日閲覧。
- ^ 帝国海軍潜水艦伝習所 - Warbirds
- ^ “ガソリンが高い! 世界のガソリン価格はもっと高い! いくらか 日米中、欧州各国比較”. モーターファン. 2023年3月26日閲覧。
- ^ Benefits of a diesel engine in a UTV
- ^ Stinson model SM-IDX "Detroiter," registration number X7654
- ^ Dair
- ^ http://www.flightglobal.com/news/articles/thielert-gains-diesel-engine-certification-131821/
- ^ http://www.dglr.de/literatur/publikationen/kolbentriebwerke/TAE_AERO2003.pdf
- ^ ILA: EADS unveils hybrid eco-helicopter concept - 6/7/2010 - Flight Global 2015年5月5日閲覧
- ^ one of four concepts
- ^ NASA’s electric vertical-takeoff airplane takes first flight, aims to eventually replace the helicopter | ExtremeTech 2015年5月5日閲覧
- ^ a b Airbus Helicopters starts flight tests with high-compression engine for cleaner, more efficient and higher-performance rotorcraft
- ^ セスナ172P | Alpha Aviation
- ^ セスナ172型ディーゼル・エンジン搭載機耐空検査に合格 | Alpha Aviation
- ^ “ジャプコン、日本初セスナ・ターボ・スカイホークJT-A 5機を海上保安庁に納入|新着情報|株式会社ジャプコン - JAPCON”. 株式会社ジャプコン - JAPCON. 2021年7月30日閲覧。
- ^ ディーゼルハンマ『新版 2級土木施工管理技士 受験用図解テキスト5 用語集』p104 土木施工管理技士テキスト編集委員会編 1987年
- ^ Max, John (2022年10月17日). “Diesel Engine For Clean Hydrogen Combustion Retrofitted By Engineers - H2 News” (英語). www.hydrogenfuelnews.com. 2024年6月3日閲覧。
- ^ redactoramexico (2022年10月10日). “New System Retrofits Diesel Engines to Run on 90 Per Cent Hydrogen” (英語). Hydrogen Central. 2024年6月3日閲覧。
- ^ “IARC: DIESEL ENGINE EXHAUST CARCINOGENIC” (PDF). the International Agency for Research on Cancer (2012年6月12日). 2015年10月6日閲覧。
- ^ “IARC:ディーゼルエンジン排ガスの発がん性”. 中央労働災害防止協会 (2012年7月23日). 2015年10月6日閲覧。
- ^ [1] (PDF)
- ^ a b 欧州における極低排出で効率的な舶用エンジンに関する開発動向調査 2012年3月 社団法人 日本舶用工業会 財団法人 日本船舶技術研究協会
- ^ 三菱UE大形2サイクルディーゼル機関新シリーズの開発 三菱重工技報 Vol.38 No.4 (2001-7)
- ^ “ツネイシクラフト&ファシリティーズ 世界初となる水素燃料フェリーを竣工”. 常石グループポータルサイト. 2021年7月29日閲覧。
- ^ 日本放送協会. “水素で船が動くんだって”. NHKニュース. 2021年7月29日閲覧。
- ^ 石井彰著 『天然ガスが日本を救う』 日経BP社 2008年9月10日初版発行 ISBN 9784822247027
- ^ マイクロ・エナジー. “B.T.L 石油代替燃料の製造システム”. 2010年4月22日閲覧。
- ^ a b “The Akroyd Oil Engine”. Ray Hooley's—Ruston-Hornsby—Engine Pages. 2007年7月29日閲覧。
- ^ Ransome-Wallis, Patrick (2001). Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives. Courier Dover Publications. p. 28. ISBN 0-486-41247-4
- ^ “Who invented Diesel Engine?”. 2012年12月17日閲覧。
- ^ a b 関西大学博物館紀要 2003, p. 86.
- ^ a b c ニーダム、東と西の学者と工匠(上) 1974, p. 276.
- ^ Sir Harry Ricardo
ディーゼルエンジンと同じ種類の言葉
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