ディーゼルエンジンの高トルクについて

なぜテ゛ィーセ゛ルエンシ゛ン（DE）はカ゛ソリンエンシ゛ン（GE）に比べて高トルクなのでしょうか（同じ排気量で）？
同様の質問及び回答をいくつか見ましたがどうも納得いきません。一般的には、DEは高圧縮比であるとか、ポンピングロスが少ないとか、また、ターボだとか、いくつか説明されているようですが！（燃料の発熱量が軽油の方が大きいというのがあり、これについては理解できます）
①DEはターボだから
GEターホ゛の場合は混合気を過給しますが、DEは空気の過給ですよね。GEの混合気であれば過給すれば当然、熱量も大きくなりトルクも上がるのは理解できますが、DEは空気の過給ですから、もし、燃料噴射量が同じあれば、同じ熱量だから、トルクUPはないのではないでしょうか。それとも熱量が同じでも、気体の量が多い為に燃焼圧力があがりトルクも大きくなる？（それはないように思いますが？）
それとも、DEターホ゛も空気の過給と同時に燃料噴射量も多い？、だからトルクも大きい？
でも、そうだとすると、GEはターホ゛で出力/トルクは上がるが燃費は悪化することに対し、DEはターホ゛でも燃費が良いのはなぜなんでしょう
②DEは高圧縮比だから
しかし、マツダのSKY-DEは圧縮比14です。それでも高トルクです。SKY-GEは14（但し、欧州のハイオク仕様）ですが、DEほどのトルクはありません。

上記の２つがKeyだとは思うのですが、うまく説明できていないように思えます。燃料も燃焼システムも異なる為、単純には説明できないのであろうとは思いますが、どなたかうまく説明しいただけないでしょうか

No.6 ベストアンサー 回答者： himajin007 回答日時： 2016/04/21 14:20

ひとつ、みなさんが割りと正確に理解されていない事に、ターボやスーパーチャージャーの過給器はコンプレッサー、つまり圧縮機であるということがあります。

つまり、ターボは圧縮空気をシリンダー内に供給する機構でもあるため、同排気量（同体積）でもNAと比べて密度の高い空気が供給されることになります。
（これを平易に表現して「空気を多く取り入れる」と言う）

ブースト1kgなら単純計算で大気圧の2倍、ディーゼル車の場合は2kg前後掛かっている車も珍しくないので、実排気量の3倍近い空気が圧縮して送り込まれている場合もあるのですね。

つまり、そこに必要な量の燃料を供給して燃やせばそれだけ燃焼圧も上昇する、そういうわけです。

この回答へのお礼

文末のコメントにあるように、ターボで空気を過給する（DE）とは言え、同時に燃料もそれなりに多く噴射しているのでしょうね。であればトルクがでることも理解できます。　「であれば、GEと一緒でターボだから燃費が悪くなるのでは」と思った所に間違いがあるのでしょうね。一昔前のGEターボ（ターボは燃費が悪い）で最近の（特にマツダのSKY-DEの）DEのターボ技術（VGターボや2ステージターボ）、インエジェクター技術（ピエゾ/マルチホール等）、等等を比較し理解しようとしたことに無理があるのでしょうね。最近のGEもダウンサイジングターボで燃費がいいですから。ありがとうございます。

お礼日時：2016/04/21 22:53

No.8 回答者： bathbadya 回答日時： 2016/04/21 20:49

圧縮比を上げると、燃焼温度が高くなり燃焼効率が上がります。

同じ排気量のガソリンエンジンでもパワーのデカイエンジンの方が圧縮率は高めです。
さらに圧縮率を上げるために、ハイオク仕様だったりします。

ディーゼルは、燃焼温度が高いんで、ガソリンエンジンでは出ないNOXが出ます。

マツダのSKY-DEは、低圧縮率が売りです。
燃料微細化により煤を減らして燃焼へ使うことでパワーを出しているようですね。
その他にもイロイロな技術を投入しているようですしね♪

No.7 回答者： yotani0425 回答日時： 2016/04/21 18:05

こんにちは、ちょっと横槍を入れるような感じで申し訳ないのですが、

①ご質問者さんが比較対象にしているSKY-DEはターボだからだと思います。
もちろんDEターボでは過給圧に応じて燃料噴射量も増量されているはずですよ。
同じ排気量のSKY-GEはNAですよね、ターボ車は過給圧のセッティング次第でいかようにもなると思います。
これはガソリン車でも同じでしょうが・・・最近のダウンサイジングターボ・ガソリン車の数値を一度ご参考に・・・。
また燃費の件も、マツダの同排気量同士を比較しているのでしたら、ちょっと違うと思います。
デミオのDE車とGE車では６速のギヤ比と最終減速比がかなり異なっています。
たしかにDEのほうが燃焼効率が良いので燃費には有利なのは確かですが、最終減速比がこうも異なっていると、走行時のエンジン回転数（特に一定速度時）にはかなりの差が出るはずです。
車での比較ではなく、純粋に同じ条件でDEとGEのNAエンジンのみで比較しないと、単純にDEエンジンがみな高トルクとはいえないと思います。
ちょっと古い車になるのですが、７０年代ゴルフⅠの１．５Lガソリン車とディーゼル車（NA同士）ですとガソリンのほうが高トルクですし、８０年代の三菱の４G62と４D６５のNA同士の比較でもガソリンのほうがトルク値は大きいです。

②やはりSKY-DEはターボだからです。
直墳エンジンはもともと過流室式（２０台）よりかなり低い圧縮比です。また圧縮比が低いということはポンピングロスの件もありますが、燃焼室容積も大きいということでしょうから過給圧を上げやすいということにもなるでしょう。
もし、SKY-GEをターボ化するのであれば、GEは逆にノッキング対策で圧縮比を１４より下げないとならないかもしれませんよ。

よって、マツダのSKY-DEについてはターボ化（高過給圧）により低回転から高トルクを生み出し、SKY-GEより高いギヤ比（特にファイナル）により低回転を使うことにより低燃費を得ているともいえると思います。

この回答へのお礼

確かに、最近のダウンサイジングターボをみると燃費もいいですね。また、燃費についてですが確かにギヤ比の効果も大きいですね。ありがとうございます。

お礼日時：2016/04/21 22:59

No.5 回答者： fxq11011 回答日時： 2016/04/21 10:26

＞パワーも出したい

パワーはトルク×回転数、です。
トルクは瞬間の値、パワーは単位時間当たりの値。
したがってディーデルでガソリン並みに回転数を上げれば、パワーはガソリンをはるかに上回ります。
ただし、高圧縮、頑丈なため重量増加、その他の要因でガソリン並みに回転数が上げられないだけです。
ガソリンエンジンでも、ハイパワーのエンジンは高回転エンジンが多いですね、トルクが同じなら、回転数を上げればなんぼでもパワーは大きくなります、もちろん現実には阻害要因も大きくなり、限度はありますが、パワーはトルク×回転数だけで考えるとそうなります。

No.4 回答者： zipang_style 回答日時： 2016/04/21 10:21

ディーゼルは自然発火するまでグーッと圧縮する必要があるから

点火プラグでボンッと着火するガソリンよりも
圧縮（ストロークが長く）大きくなる。

同じ排気量でも、ディーゼルは小径×ロングストローク
ガソリンは大径×ショートストロークになります。

例えば、体育の反復とびをイメージすると解りやすいかな。
ガソリン／１m程度の幅を反復する感じで、
　　　　　タタタッと高速で反復程度の筋力がベター
ディーゼル／２ｍ位の反復をする感じになるので、
　　　　　　折り返す時のキック力は力強くなり
　　　　　　ダッ、ダッと力強くなるでしょう。

No.3 回答者： himajin007 回答日時： 2016/04/20 23:53

近年のディーゼルはほぼ例外なくターボだからです、としか。

昔はNAディーゼルもありましたが、NAディーゼルの場合はターボほどトルクは出ていなかったですよ。
（大体、実用回転域の低さを考慮しても同排気量のNAのガソリンと同じ程度かそれ以下）

近年のディーゼルは排気ガス規制の都合上、実質ターボ車じゃないと規制にパスできないため（NOx対策を行うため、EGRを大量に循環させる必要があるのですが、それにはハイブーストのターボで空気を大量に送り込む必要が有るためです）ターボが付くのですが、となるとその大量の吸気を元手にどうせなら（規制をパスできる範囲内で燃料も吹いて）パワーも出したいとなる。
ある意味それだけの理由です。

逆にディーゼルの燃費がいいのはディーゼルサイクルに理由があり、ディーゼルはスロットルで吸気を絞るということをしない分、燃調だけでトルクを制御するわけですが、つまりこの時の平時はAFRが最大1:60とも言われる超リーンバーンが燃費のキモです。
（ディーゼルターボだってアクセルを馬鹿みたいに踏めば相応に一気に燃費が悪くなります）

しかしリーン燃焼を行うとNOxが増える・・・からディーゼルはまず大量の吸気とEGRで燃焼温度を下げる・・・という上の理屈に繋がるのです。

この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。ほぼ私の理解と同じでなんですが、よくわからないのは「大量の空気を元手にどうせならパワーも出したいとなる」のところなんです。トルクは基本的には「燃焼圧×クランク長さ」ですよね。クランク長さが同じであれば、ある回転数のトルクは燃焼圧で決まります。即ち、燃焼の発熱量です。排ガス問題があるため単純ではないことは十分理解していますが、この大量の空気の燃焼のさせ方（リーン）にGE（ストイキ燃焼）との違いがあるのでしょうね。

お礼日時：2016/04/21 09:26

No.2 回答者： yucco_chan 回答日時： 2016/04/20 23:07

効率の違いです。

ディーゼルエンジンが圧倒的に効率が良いです。
効率：燃料が持っているエネルギーをどれだけ、動力エネルギーに変換できるか

なぜ、効率が違うか？
http://www.marklines.com/ja/report/rep094_200208

「ガソリンエンジンでは、吸入空気取り入れ通路に弁を設け、吸入空気量の調整により出力のコントロールを行っているため、低負荷では空気を吸入するために大きなロスエネルギーが発生する(ポンピングロス)。一方、ディーゼルエンジンの吸入空気通路はいつも全開であり、燃料の噴射量で出力をコントロールしている。これがガソリンエンジンとディーゼルエンジンの低負荷における熱効率の大きな差の原因である。」

と書かれています。

ターボは関係ないです。
トルクは大きいが、高回転に不向きなため出力（パワー：PS）が小さいので、
それを補うためにターボ化される。
パワー＝トルクｘ回転数
ガソリンエンジンは、低トルクでも最高回転数を上げる事で、最大出力があがる。

この回答へのお礼

ありがとうございます。確かに結論はDEの効率が良いからなんだと思います。よくわからないのはその効率の説明なんです。ポンピングロスは明らかな違いですが、「トルク=燃焼圧×クランク長さ」からすると、クランク長さが同じであれば、燃焼圧の差がGEとの差だと思います。即ち、燃焼の仕方（燃料の量、空気の量、撹拌、等）がカギなのだと思いますが、GEとDEの違いをうまく説明ができません。

お礼日時：2016/04/21 09:27

No.1 回答者： trajaa 回答日時： 2016/04/20 23:04

圧縮比の高さとロングストロークによる

①混合気であっても空気であっても同じ
　１Lの空気が燃焼する際の燃料と1.5Lの空気が燃焼する際の燃料は同量ではない、空気の量に合わせて燃料も増加する
　効率的な空燃比(空気と燃料の比率)は、圧縮の有無とは関係無い

『GEはターホ゛で出力/トルクは上がるが燃費は悪化すること』
　昔のターボエンジンの話だろうか？
　燃料の噴射と混合の効率が最適でなく、多めに燃料を噴射しているから燃え残りの燃料を排出している
　当然燃費はガタ落ち
　今のエンジンは、薄い燃料をより微細に噴射して空気と効率良く混合して燃焼させているから

　ディーゼルエンジンの特性として熱効率が高いというのも一因

この回答へのお礼

ありがとうございます。圧縮比とロングストロークだけでは説明がむつかしいように思います。最近のDEは低圧縮ですし、また、ピストンストロークも大差はありません。
確かにDEの熱効率が高いことが結論なんでしょうが、その説明を最近のエンジンの改善を踏まえて（圧縮比やターボ等）するのがむつかしいですね

お礼日時：2016/04/21 09:30