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エンジンの仕組み ディーゼルエンジン (diesel engine)


ディーゼルエンジン (diesel engine)は、ディーゼル機関(ディーゼルきかん)とも呼ばれ、ドイツの技術者ルドルフ・ディーゼルが発明した内燃機関である。1892年に発明され、1893年2月23日に特許を取得した。
ピストンによって空気を圧縮し、シリンダー内の高温空気に燃料を噴射することで自然着火させるしくみである。
実用的な内燃機関の中ではもっとも熱効率に優れる種類のエンジンであり、また軽油・重油などの一般的燃料の他にも、様々な種類の液体燃料が使用可能である[1]。汎用性が高く、小型高速機関から巨大な船舶用低速機関まで様々なバリエーションが存在する。
エンジン名称は発明者にちなむものであるが、日本語表記では一般に普及した「ディーゼル」のほか、かつては「ヂーゼル」「ジーゼル」とも表記された。日本の自動車整備士国家試験ではジーゼルエンジンと呼称している。
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ハイブリットカー


 日本ではエンジンの回転力で発電機を回して電力源としつつ、運動エネルギーを二次電池に回生し補助動力とするものが主流である。
 インドやフランスではタタ・ワンキャットのような圧縮空気と内燃機関を併用する方式がある。
 フライホイールで運動エネルギーを回生するハイブリッドシステムも存在する。
 ブラジルで普及しているバイオエタノールとガソリンの両方が使えるエンジンを搭載したフレックス燃料車と呼ばれる車がある。このほかLPG自動車・CNG自動車・水素自動車の一部にも、燃料にLPG・CNG・水素とガソリンを切り替え可能なエンジンがある。これらは燃料のハイブリッド利用が可能な内燃機関自動車である。
 自動車が普及を始めた19世紀後半においては、赤旗法による英国の蒸気自動車の開発停滞にもかかわらずガソリン自動車の性能は蒸気自動車や電気自動車に劣っていた。特に、蒸気貯めに圧力を蓄えたり鉛蓄電池に電気を蓄えたりするため始動トルクが大きく、ニードル弁や抵抗器操作で無段階変速が可能な蒸気自動車や電気自動車に比べ、ノッキングなど低速性能が悪くアクセル・クラッチ・減速ギヤないしプーリー切替の同時操作を強いられるガソリン車の操作性は劣悪であり、複雑な精密機械であるトランスミッションの故障も多かったため敬遠された。
 ガソリンエンジン車の唯一の利点である航続距離の長さを生かす手法が、内燃機関→発電器→整流器→蓄電池→電動機の電気駆動方式だった。変速機の代わりに駆動力として蓄電池を使い動力を一方的に電気エネルギーに変換して消費するもので、回生ブレーキのないシリーズハイブリッド方式のハイブリッド電気自動車である。ガソリン原動機を電力源として使う電気駆動方式は「ガス・エレクトリック」と呼ばれる。
 20世紀初頭には車輪の回転駆動に電気を使ったものがあるが、サスペンションの動きに合わせた機械式駆動系が満足に作れなかったためとはいえ不完全ながらも自動車黎明期のハイブリッドカーである。電気による駆動系としてサスペンションの動きに追随し、車軸側と一体となったモーターで車輪を回転させた。エリーカなど現代の電気自動車で見られる車輪一体型モーターの初期の形態である。
 第1次世界大戦を経て等速ジョイントなど機械駆動用の要素技術の発明と工作機械による量産技術の確立により、機械駆動系の信頼性向上とコストダウンが進展し、フォード・モデルTの登場によるガソリン車の急激な普及により、電気自動車は廃れていった。
 20世紀後半の1980年代になると導電性プラスチックポリアセチレンの発見に端を発する高性能なリチウムイオン二次電池や、小型で強力なモーターを可能にするネオジム磁石が相次いで日本で開発され、電気自動車に必要な技術が急速に発展した。その結果、エネルギー回生を含む真のハイブリッドカーが登場し、あらかじめ充電しておくプラグインハイブリッドを経由して内燃機関自動車から電気自動車に向かう技術革新の流れが起きている。
 発電用動力にガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジンを使用するもの(主にシリーズハイブリッド)が実用化されている。
 燃料電池車は回生ブレーキによる電力回収部分も含め全て燃料電池単独で発電した電力をやりくりしているためエネルギー源が燃料電池のみでありハイブリッドカーではないが、燃料電池とハイブリッドシステムを組み合わせることで価格を抑えたハイブリッド燃料電池自動車が開発されている。 [1]。
 ハイブリッド車の併用動力として二次電池以外にキャパシタ(コンデンサ)や圧縮空気、フライホイールなどが試行されているが、エネルギー蓄積量、稼働時間、制御性、コストの面から、二次電池が多く用いられている。二次電池は長時間安定した出力を確保できるが、その分充放電の反応が遅いため、短時間の高出力が求められる重機用として大電流を流す事が可能なキャパシタも利用されている。
 自動車と鉄道の中間形態として架線式電気自動車(無軌条電車、トロリーバス)とハイブリッドバスの利点を合わせた架線式ハイブリッドトロリーバスなどがある。(詳細:トロリーバス参照)
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自動車の種類


自動車が誕生して、まだ百数十年であるが、すでに産業の中核となって久しい[要出典]。その区別は、当初は技術的観点からはじまった。販売する対象が一般大衆になり、販売の観点から、さまざまな区別がなされるようになった。一般化により法的規制もなされ、特に税や許可(ライセンス)の観点からの区分がはじまる。これらは、それぞれが独立したものではなく、相互に影響を及ぼしている。また、固定したものではなく、時代によって変遷があるため、種類・分類を理解のためには歴史の流れの視点で見ることが必要となる。法令による区分は最も変化しないが、技術的観点、販売の観点の区分では、従来区分に加えて新区分の追加が常におこなわれるため、その変化が大きい。[要出典]
分類(区分)の主要な観点
技術的観点
販売(マーケティング)の観点
各国の法令(免許制度、税制、排ガス規制など)の観点
歴史的流れからの観点
19世紀末の自動車産業の創成期から自動車業界では、それまで主流となっていた交通機関である馬車の種類を当てはめて区別されることが主流だった。馬車の種類の呼称の多くは欧州でつくられたもので、現在でも使われている。1910年代から1920年代で米国自動車産業は成長し、その後も第二次世界大戦からの復興に労力を費やした欧州と比べ米国の成長は著しく、1950年代には米国自動車産業は世界の中心となっていた。特に販売の観点からの区分は、米国で長らく販売第一位を保っているGMの影響は大きく、1950年代からGMが主導した車種多様化による販売上の差別化によりカテゴリー呼称も多様化した。この流れは現在までつづいており、常に新しい需要を喚起するようなものが導入され、変化に富んでいる。
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クラッチ (Clutch)


クラッチ (Clutch) は、回転動力を伝達するための機械要素の一つである。入力軸と出力軸を機械的あるいは電磁的に結合し、原動機軸の回転を被駆動軸に伝えるもので、結合を解くことにより被駆動軸への回転の伝達を止めることができる。
内燃機関のように短時間に頻繁に起動・停止を繰り返すことが困難な原動機では、出力の伝達を一時的に停止するためには必須である。
また、起動停止が容易な電動機(モーター)においても、回転子の慣性のため瞬時に定格回転に達したり、停止することは困難である。電動機は一定回転数にしておき、その回転をクラッチで伝達すると意図したタイミングで回転力のオン・オフを行うことができる。
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制動・拘束装置


速度を落とす、停止する等の制御はフットブレーキで行う。ブレーキペダルに加えられた力を、油圧や空気圧を介して摩擦材を回転部分に押しつけ、自動車の速度を熱に変換してスピードを落とす。市販車のほとんどが、エンジンの吸気管負圧、油圧、空気圧を利用した、ペダル踏力を軽減する、倍力装置を有している。
長時間の停車には機械式、または空気式のパーキングブレーキを用いる。
高速からの制動には、放熱性に優れるディスクブレーキが有効であるが、重量が大きい車両の制動や、勾配での駐車などには、自己倍力作用の働きで、拘束力の大きいドラムブレーキが有利となる。[要出典]
下り坂などで、フットブレーキに頼り過ぎるとフェード現象やベーパーロック現象などが起き、ブレーキの効きが著しく低下してしまう事がある。
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