ディーゼルエンジンの作動原理とは？
- ディーゼルエンジンの作動原理
ディーゼル機関では、シリンダ内に空気を吸入し、ピストンで圧縮して高温高圧になった空気中に燃料を噴射することで、自然着火させピストンを動かして動力を得る。
ディーゼル機関には、吸気、圧縮、燃焼、排気の過程がある。ピストンが動く各行程をストローク(Stroke)またはサイクル(Cycle)と呼ぶ。
シリンダー内で燃焼させるために、クランク軸を2回転ごとに1回燃焼させるものと、1回転ごとに1回燃焼させるものがある。前者を4ストローク機関と呼び、後者を2ストローク機関と呼ぶ。
４ストローク機関では、ピストンが2往復する間に吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の４つの行程がある。
２ストローク機関は、初行程で吸気と圧縮が行われ、次行程で燃焼と排気が行われる。これによりピストンが１往復する間に、吸気、圧縮、燃焼、排気を２行程で終えることができる。
以下で４ストローク機関と２ストローク機関の各工程について説明する。
- 4ストローク機関(Four stroke cycle engine)
- 吸気行程(Suction stroke)： 吸気弁が開きピストンが下死点（ピストン運動により回転力が発生しない最低地点）まで降下する際に、シリンダ内にバキュームがかかり吸気を行う。
- 圧縮行程(Compression stroke)：この工程では吸気弁、排気弁はとじ、ピストンが上昇すると、シリンダ内の空気は圧縮され、高温高圧状態になる。
- 膨張行程(Expansion stroke)：ピストンが上死点（ピストン運動により回転力が発生しない地点の最高位置）に到達したとき、燃料噴射弁から燃料を霧状にして高温高圧のシリンダ内に噴射すると、自己発火して温度と圧力が急上昇する。この燃焼ガスがピストンを下死点まで押し下げてクランク軸を回転させる。
- 排気行程(Exhaust stroke)：この工程ではピストンが下端に達する前、すなわち燃焼が終わる付近で排気弁が開き、ピストンが再び上昇を始め、燃焼を終えた排気をシリンダ内から排出する。排気を放出しながら上端に達したとき排気弁を閉じる。
- ２ストローク機関(Two stroke cycle engine)
- 吸気・圧縮行程 ：ピストンが下死点まで下がると、掃気孔から新気が吸気される。ピストンが下端から次第にシリンダ内を上昇すると、掃気孔が閉じ、続いて排気弁が閉じると空気の圧縮が始まり、シリンダ内の空気は次第に高温高圧状態になる。
- 燃焼・排気行程 ：ピストンが上死点に達したとき、高温高圧になったシリンダ内の空気に燃料を霧状に噴射させると、着火燃焼してこの燃焼ガスがピストンを押し下げる。ピストンが下がり下死点付近で排気弁が開き、次にピストン側面で閉ざされていた掃気孔が開き、排気と新気の入れ替えが始まる。
