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ディーゼルでは自己着火にてエンジンを駆動させますが、
ガソリンのように点火プラグでの着火を行わないのはなぜでしょうか?
点火プラグにて着火すれば、圧縮比を下げることができエンジン重量も軽くできるような気がするのですが。

・点火プラグの耐久性?
・点火プラグのコスト?(グロープラグのほうが安い?)
そもそも、ディーゼルで点火プラグありの車種などは過去にあったのでしょうか?

A 回答 (10件)

部品点数が減れば故障も減るからです。


シンプルな構造のものほど壊れにくくなっています。
まぁインジェクションが壊れっちゃったらアッシー交換しかないんでしょうけど。
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実走行では部分負荷(最高出力の一部使用)なので、燃焼室には僅かな軽油だけが噴射され空気過剰で点火ができません(他にも低オクタン価、気化し難い)。

ガソリンエンジンだとスロットルバルブを閉じ気味にして燃料と共に吸気も少なくして、燃料と空気の割合を点火範囲に調整しています。点火プラグで点火して低圧縮比にしなくても、最新ディーゼルは低圧縮化が進み、圧縮比14のディーゼルを搭載した車もあります。
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ディーゼルエンジンとガソリンエンジンの構造的最大の違いはディーゼルエンジンにはスロットルバルブが存在しないってこと。


これによりポンピングロスが発生せず、空燃比も存在しない、つまり燃料の濃度のみで出力をコントロールできるのが最大の強みなんです。

ガソリンは引火しやすく着火しにくい燃料で軽油はその逆。
点火プラグで発火し火炎伝播によって燃焼するガソリンよりも高温高圧下で自己着火する軽油のほうが燃焼速度が速く、ゆえにディーゼルノック音が発生します。
また筒内にダイレクトに燃料を噴射でき、噴射しただけで燃焼が始まるので点火プラグが不要なだけなんです。
エンジンが冷えている時にセルモーターの回転力のみでは空気の圧縮力が足りず、着火温度にまで温度が上がらないためにグロープラグを電気的に熱してグロープラグ付近の温度を上げているので、燃焼室が温まった後は作動していません。
プラグは栓の意味で余熱がグロー、すなわちグロープラグとなり、点火する栓はスパークプラグとなります。

ディーゼルエンジンは着火温度にまで燃焼室内の空気温度を上げる必要があったからこそ22:1などの高圧縮比となり、その高い圧縮比に耐えられるようコンロッドやクランク強度が必要で、だからこそ高回転が苦手であったのですが、エンジンの低温時の着火技術を上げることによって14:1くらいまで下げられ、そこそこ高回転域や部品重量を削ることができるようになりました。

以上のような理由によりスパークプラグが不要であること、スロットルバルブが存在しないため、また高圧縮であるために燃焼効率が高い。。。となります。
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圧縮下げてしまっては何の意味もないでしょう。


ガソリンエンジンでも、日夜如何に高圧縮を実現するか努力し続けていますのに。

しかしですね、ディーゼルエンジンの圧縮を下げて、プラグで点火するようにすれば、それは普通のガソリンエンジンが出来上がるだけの事ですよ。
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端的に言って、ディーゼルではガソリンに比べ投入した燃料に対して馬力として取り出せる効率が高い(ムダが無い)っということで、言い方を変えると『省エネ』ということなんですが(投入したエネルギに比べ取り出せるエネルギが大きいという意味での『省エネ』であって、単純に燃料1リッター当り何km走るか?っという『省燃費』とは意味が違います)、しかし、『点火に電気を使わないから省エネだ』とか、或いは『電装部品が少ないから故障し難い』などということがディーゼルのメリットというワケではありません。



※これは『内燃機工学』ではなく(多くのヒトが語っているのは、この内燃機工学の範疇の話です)、『熱力学』という分野の話です。

※熱力学を基礎から説明するとそれだけで何ページもの『教科書』になってしまうので、学問的な話はハショって概念の説明だけ。
 何かを燃焼させてそこからチカラを取り出す燃焼機関では、熱がどれだけエネルギ(エンジンの場合はトルク)に変換出来るか?を『サイクル』で表します。
 ガソリン機関の燃焼サイクルは『オットーサイクル』といいますが、これはディーゼル機関の『ディーゼルサイクル』よりもどうしても効率が低くなってしまいます。

※このディーゼルという熱力学サイクルでは、極端な圧縮比とそれで発生する自然着火が不可欠で、圧縮比を高めれば高めるほど熱効率(投入したエネルギ=燃料に対し、取り出せるチカラの比率)が上がります。
 つまり、
①ディーゼルエンジンでは、『点火プラグにて着火すれば、圧縮比を下げることができ』っということを、学問的な理由でやってはいけません。
②同様に学問的な理由で、『ディーゼルで点火プラグありの車種』というのは、もはやディーゼルエンジンとは呼びません。
③圧縮比を高めないとディーゼルサイクルのウマ味が得られないので、低圧縮で自然着火してしまうガソリンを燃料にしても、あまり意味がありません。(ガソリンを使ったディーゼルサイクルエンジンも、理論上は作れます。)

※殆どのヒトが(『クルマにかなり詳しい』と自称しているヒトでさえ)思い違いをしていますが・・・現実的にはガソリン機関であるオットーエンジンとディーゼルエンジンの構造は、点火プラグのアリ/ナシぐらいの差しかありませんが、それは『たまたま』構造が似ているだけであって、熱力学的には全く違うエンジンです。(熱力学的には、ガソリンのレシプロエンジンとロータリーエンジンが、同じオットーサイクルで動く『そっくり』のエンジンであり、ディーゼルエンジンやハイブリッドカーで使われいてる『アトキンソンサイクル』エンジンは、オットーサイクルエンジンとは全くの別モノです。)

・・・っというワケで最後に回答ですが、

>・点火プラグの耐久性?
>・点火プラグのコスト?(グロープラグのほうが安い?)

 プラグのコストなど関係ありません。
 点火プラグを使っては、ディーゼルエンジンになりません。

>そもそも、ディーゼルで点火プラグありの車種などは過去にあったのでしょうか?

 そんなクルマはありません。
 上述した様に、強制着火したらディーゼルエンジンにはなりません。
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ディーゼルエンジンのメリットはガソリンより安い軽油を燃料に使えることですが、以前の回答者さんも書かれているように軽油を使うとスパークプラグでは燃焼しませんので、燃料は高圧噴射でエンジンの圧縮も上げる必要があります。


そうすることによりガソリンエンジンでは得ることが出来ない希薄燃焼・熱効率・燃費を獲得しています。
よって、圧縮比を下げていってもスパークプラグでは燃焼せず、また、圧縮を下げていくと燃焼効率も低下していきますので燃費も落ちてしまい軽油を使うメリットがなくなります。
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漁船で焼玉エンジンってのがありました、、シリンダーヘッド頭頂部のたんこぶを外部からバーナーで熱してから始動しました。


高圧縮にすれば熱効率が上がります、通常ガソリンエンジンは20%台?、ディーゼルは30%台です。
さらにディーゼルは電気系統の補器が不要です、燃料さえあれば後は回すだけ、どの部分に水がかかっても平気です、故障によるトラブルの確率が大幅に減ります。
圧縮比を下げるとせっかくの熱効率の良さがなくなります、燃料費が安くなるだけ。
ただし軽油は常温では十分気化しません、軽油に直接ライターの火を当てても燃え上がりません、プラグの火花程度ではとてもとても火が付きません、もちろん爆発もしません、ガソリンはマイナス30度?、でも十分気化し、火花だけで火が付きます、この最低の温度を引火点と言います。
温度が上がるだけで自然着火する温度は発火点と言います。
ガソリンエンジンで高圧縮で熱効率を上げ、高出力を得ようとすると、発火点の低いガソリンは使えません、だから発火点の高いハイオクを使う必要があります。
ディーゼルの燃料にはセテン(セタン)価と言うものがあります、これが高いほど発火点が低くなります、燃料としては良質?。
点火プラグは、火花源、グロープラグは単なる熱源、極限すればニクロム線に電気通すだけ。
アメリカの農場のトラクター、火縄のようなものをシリンダーヘッド部分に差し込み、別の部分に銃の空砲をセットして、ハンマーでたたいて始動していました、空砲の爆発でクランキング、熱源はグロープラグではなく火縄?、なんですね。
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プラグは無いけどグロープラグがあったよ

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そもそも点火プラグで点火するのであればディーゼルエンジンではありません。


軽油を燃料にするからディーゼルではありません。
軽油を燃料とするのであればガソリンとは違い発火点、引火点が高いので点火プラグではその部分は着火しても全体としては着火しません。

>そもそも、ディーゼルで点火プラグありの車種などは過去にあったのでしょうか?
ごく初期には始動時のみガソリンを使う物があったようですが構造が複雑になりすぎるのでアイディア倒れで終わりです。
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簡単に言うと、圧縮比を上げることで燃費が良くなるから。

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