ガソリン・ディーゼル・ロータリー 内燃機関のエンジンにはどんな種類がある？

■世界初の内燃機関登場から約150年

　1769年に世界初の自動車が産声を上げてから、約250年の時が経ちました。世界初の自動車といわれている「キュニョーの砲車」の動力は、蒸気の圧力を利用して車軸を駆動させるタイプの蒸気機関でした。

　そこから約100年後の1870年、世界初のガソリンを使った内燃機関搭載車、「第一マルクスカー」が登場します。第一マルクスカーは現在広く使われているレシプロエンジンの原型ともいえる内燃機関で、登場から約150年の時が過ぎた今でも基本構造はほぼ変わっていません。

　約150年のあいだ、エンジンは様々な変化をしながら種類を増やしてきました。現在一般的に使われているエンジンは、燃料にガソリンを使い、スパークプラグによる点火でピストンを往復運動させる「ガソリンエンジン」、燃料を軽油とし、圧縮着火の爆発によってピストンを動かす「ディーゼルエンジン」、ひょうたん型のハウジング内を三角のローターが回転して動力を生み出す「ロータリーエンジン」、そして、これらの内燃機関に電気モーターを組み合わせた「ハイブリットシステム」の4種類に分けられます。

ガソリンエンジン（レシプロ）

　ガソリンエンジンは、現在クルマに最も多く使われているエンジンです。インテークのバルブから吸入した空気と霧状の燃料が混ざった混合気をシリンダーに取り入れ、ピストンにより圧縮し、スパークプラグによって着火してピストンを押し戻します。

　混合気の爆発により強力に押し戻されたピストンは、コネクティングロッド（コンロッド）を介してクランクシャフトに伝わり、ここで初めて回転運動に変換されます。

　シリンダーの配置は直列型・V型・W型・水平対向型などさまざまなタイプが開発されており、それぞれに異なる特性を持っています。吸入・圧縮・爆発・排気の4行程で一連の動作となるため、4サイクルエンジンと呼称されることもあります。

　最近では、従来のガソリンエンジンを火花点火制御圧縮着火によって駆動させる次世代ガソリンエンジン「スカイアクティブX」をマツダが発表して話題となりました。

ディーゼルエンジン（レシプロ）

　ディーゼルエンジンの基本構造はガソリンエンジンと一緒ですが、吸入・圧縮・爆発・排気のうち爆発の方法が異なります。ディーゼルエンジンでは、ピストンによってシリンダー内で圧縮された空気と軽油の混合気を、圧縮による高熱下のもとで起こる自然着火によって爆発させています（軽油はガソリンよりも引火点が高いため、自然着火による制御が可能）。

　ガソリンエンジンよりも高い圧縮比を実現できることや、自然着火による均等な炎の広がりにより、ガソリンの混合気よりも気薄な燃料でも爆発させることができ、燃費に優れるとされています。ガソリンエンジンよりも低速トルクが出る出力特性なので、高回転を多用する必要のない大型SUVなどと相性が良いエンジンです。

　クルマにも広く使われているほか、大型の船舶や列車、重機など重量のあるものはディーゼルエンジンがほぼ主役です。一時期は排出されるガスが大気を汚染するといわれて影を潜めた時期がありましたが、アドブルー（尿素水）を利用した排出ガス浄化システム等の技術革新が行われ、かつての「ディーゼルエンジン＝排出ガスが汚い」というイメージは過去のものとなりつつあります。

■電動化が進む昨今だが、内燃機関の未来はまだまだ明るい！

ロータリーエンジン

　ロータリーエンジンは、ガソリンを燃料としたレシプロエンジンの実用化から約90年遅れて登場したエンジンで、開発当時は夢のエンジンとして期待されていた内燃機関です。レシプロエンジンはピストンの往復運動を回転運動に変換させる必要があるのに対し、ロータリーエンジンは三角形のローターがハウジング内を回転することによって直接回転運動を生み出します。

　1957年に初めて実用化されたロータリーエンジン（ヴァンケルエンジン）は、1967年にマツダによって量産化され、コスモスポーツに搭載され話題となりました。軽量コンパクトでハイパワー、そして滑らかな回転フィーリングは多くの人を虜にしたのです。

　出力軸1回転あたりの燃焼回数がレシプロエンジンと比べて2倍となるため、同じ排気量でも出力が高いことも特徴のひとつですが、燃焼室の密閉がレシプロエンジンに比べて不利なことや（オイルをシーリングに使うので、オイル消費も多い）、表面積の大きい燃焼室のため熱効率が低いことで燃焼安定性が悪く、燃費が悪いなどの問題点もあります。

　約50年ものあいだ人々を魅了してきたロータリーエンジンですが、2013年に最後のロータリーエンジンを搭載したクルマ、マツダ「RX-8」が販売終了となったことで歴史の幕を一旦閉じました。

　しかし、2018年10月2日に行われた「マツダ 技術説明会 2018」のなかで、ロータリーエンジンを使ったレンジエクステンダーEVを2020年に発売する予定だと発表しています。夢のエンジンであるロータリーエンジンは、発電用エンジンとして新たな可能性を秘めており、これからも次世代へと引き継がれていくエンジンなのです。

ハイブリッドシステム

　ハイブリッドシステムは、前述した3種類の内燃機関に電気モーターを組み合わせることによって、その両方、もしくは片方の動力を使って車軸を回転させるシステムです。

　ハイブリッドシステムの特徴は、燃料あたりの走行距離を伸ばせることにあります。内燃機関のエンジンは加速の時に一番燃料を必要とするので、その部分をモーターが積極的にアシストすることで、エンジンの燃料消費を抑えることができます。また、モーターならではのスムーズでトルク感のある加速特性も魅力です。

　トヨタなどが採用するストロングハイブリッドはモーターのみで走ることもできるため、静粛性や環境性能がとても優れていますが、ガソリンエンジンよりも部品点数が多くなることから車両価格が高くなってしまう傾向にあります。

　これからさらに普及していくであろうハイブリッドシステムですが、モーターの製造に必要な資源や大容量バッテリーの確保、またそれらの廃棄方法など、まだまだ問題は山積みなシステムであるともいえます。

　クルマのハイブリッド化、そして電動化が進む昨今ですが、内燃機関の開発はまだまだ各メーカーで行われており、当分無くなる事はないはずです。もしかしたら、これまでにない全く新しいタイプの内燃機関が登場する可能性だって十分にあります。

　回転が上がるにつれて湧き出るようなパワーフィール、そして官能的なサウンドは内燃機関ならではの醍醐味です。まだまだ現役の内燃機関がこれからも長く活躍できるように、革新的な技術が登場する事に期待が高まります。　【了】