ディーゼルエンジンは「天ぷら油」でも走るってマジ!? 真相を探った！

　この記事をまとめると

■ディーゼルエンジンには天ぷら油（食用油）が使えるとの噂がある

■熱エネルギー的には食用油（植物油）でも化石燃料（軽油）の代役が果たせる

■理論上は使えても食用油は軽油に比べてコストパフォーマンスが悪すぎる

　ディーゼルエンジンの仕組みとは

「ディーゼルエンジンで軽油がなかった場合、緊急措置として天ぷら油を代用することができるのか？」というテーマを編集部から投げかけられた。軽油に代えて天ぷら油の使用が可能か否か、という話である。少々現実味に欠ける話かもしれないが、実際のところはどうなのだろうか？

　現在、自動車用として使われる化石（石油）燃料は、大別してガソリンと軽油の2種類がある。燃焼に関する両機関の大きな違いは、ガソリン機関がスパークプラグによる強制着火方式を採ることに対し、ディーゼル機関はシリンダー内で圧縮した高温・高圧の空気に軽油を噴射し、圧縮熱によって燃焼（着火）を行う圧縮着火方式を採る点にある。

　ガソリンエンジンとは異なる燃焼方式のディーゼルエンジンで、天ぷら油の代用が可能か否かを探る前に、まずディーゼルエンジンの基本原理についておさらいしておこう。

　自動車用エンジンとしてのディーゼル機関は、大型車（トラック、バス）や重機を中心に長らく使われてきたが、燃費のよさからヨーロッパでは乗用車用エンジンとしても好まれて使われてきた歴史がある。この自動車用ディーゼルエンジンの足跡を振り返ると、大きな進化を迎えた時期があった。コモンレール方式の登場である。

　ディーゼルエンジンの基本動作は、シリンダー内に吸引した空気を高圧縮することにより温度を高め、そこに軽油を噴射して自然着火（圧縮熱着火）させる点にあるが、高圧下での燃料噴射となるため、噴射圧力は高め、さらに軽油の特性を考慮するとより細かな粒子状としなければならず、噴射システムの作動原理やインジェクターの構造／ノズル形状などが重要なカギとなってくる。

　こうした基本要素をもつディーゼルエンジンは、燃料供給システムとして、かつては機械式燃料噴射装置が使われていた。列型、分配型と呼ばれる方式だが、エンジン回転を動力として燃料ポンプを駆動するため（エンジン回転依存型）、低速回転域では噴射圧力を高くとれないという側面（弱点？）があった。いい換えれば、エンジン回転域によってポンプの噴射圧力が変化し安定した（理想的な）噴霧状態を保てない特性をもっていた。

　そんな機械式燃料噴射装置がもつ弱点を払拭するために考え出された燃料噴射の方式が、いわゆる電子制御式燃料噴射装置のコモンレール方式だ。エンジンに供給する軽油をあらかじめ電気式の高圧ポンプで加圧。この燃料ポンプから各シリンダーに設けられたインジェクターまでの燃料通路（配管）をレールといい、全シリンダー共通（コモン）の燃料通路が使われることからコモンレールと呼ばれている。このコモンレール部は、噴射に備えて加圧された燃料を一時的に溜めておく働きがあり、連続的な高圧噴射を可能にしている。

　このコモンレール方式、電気／電子によってシステムが構築されるため、従来の機械式では不可能だった燃料噴射（＝燃焼状態）ができるようになった。簡単にいえば、軽油はガソリンと異なり、燃料の粘度が高く、また揮発性もないため、シリンダー内で微粒子化しにくい特徴がある。

　要するに、安定した燃焼状態が作りにくいということだが、コモンレール方式の高圧噴射により、燃料の微粒子化が可能となり、また電子制御式（ソレノイド式インジェクター／ピエゾ素子式インジェクター）を採用することで1回の圧縮行程間に複数回（5～9回）に分けた噴射が可能となった。この結果、機械燃料噴射に比べて燃焼効率が格段に引き上げられ、高出力化、低公害化が可能となったものだ。

　天ぷら油は燃料になる？

　さて、話をここでのテーマに戻すが、ガソリンより粘度が高く揮発性の低い軽油という燃料を使うディーゼルエンジンで、「天ぷら油という植物油の代用は可能か否か」、ということである。じつは、よく知られるように、近年話題となっている低公害性を謳うバイオマス燃料とも関連した話になるのだが、説明すると長くなるのでこのテーマについては項目を改めることにして、食用油で走れるのかどうかに的を絞ることにしよう。

　結論からいうと、イエスでありノーである。乗り物（ここではとくに自動車となるが）の原動機としてのエンジンは、シリンダー内で燃料を燃やし、その燃焼エネルギーを直接動力として使う内燃機関である。ということは、燃料がもつ熱エネルギーの大小によって、機関が発生する出力（トルク）が左右されることを意味している。

　つまり、まず最初に問題となるのが、天ぷら油と軽油の熱エネルギー比較である。天ぷら油の熱エネルギーが軽油と比べて極端に低ければ、燃料として適していない（実用にならない）ことになる。申し訳ないのだが、天ぷら油そのものの熱エネルギーに関するデータはもち合わせず、食用油（植物油）全体がもつ熱エネルギーという捉え方になるが、おおよそ軽油の1割ダウン程度と見て差し支えないようだ。乱暴な表現だが、軽油で100馬力を発生するエンジンなら、食用油（植物油）を燃料とした場合には90馬力前後の性能は得られる、と考えてよいことになる。

　熱エネルギー的には、食用油（植物油）でも化石燃料（軽油）の代役が果たせることはわかった。では、燃料の性質としてはどうなのだろうか？

　化石燃料は炭素と水素の化合部である。ところが、植物油には炭素、水素に酸素が加わることで異なる組成となっている。手っ取り早くいえば、含まれる脂肪酸（3価のアルコール、グリセリン）によって粘性が生じ、これがインジェクターから噴射される燃料の微粒子化に影響を及ぼし、燃焼のコントロールがうまくいかないばかりか、インジェクターを汚染する（詰まらせる）原因となってしまう。いうまでもなく、現在主流のコモンレールディーゼルを前提とした話で、余談ながら、廃食用油からのバイオディーゼルの精製では、グリセリンを取り除く工程が大きな作業ポイントとなっている。

　最後に現実論の話だが、現在、軽油は1リッターあたり高くて150円前後だろうか。対する植物油（流通する主力油はサラダ油？）を調べてみると、リッターあたり500～550円といった価格で販売されている。コストパフォーマンスの点で、食用油をディーゼル燃料として代用するのは、現状では圧倒的、絶対的に不利である。

　以上のことから、ディーゼルエンジンは食用油でも運転は可能だが、性能の保証（故障の誘発）ができず、燃料コスト的にも見合わない、という結論で落ち着くことになる。

Comments

[shi********]

ルドルフ ディーゼルがディーゼルエンジンを発明した時、燃料はピーナッツ油であった。自動車用ディーゼルエンジンは法規制があり、軽油以外の燃料は特別認可が必要なようです。

[しんじ]

メカ的には記事の通りですが、法的には公道で使用したら立派な脱税行為ですのでご注意くださいね！
（軽油引取税の未納で脱税行為です！）