ja>天然ガス |
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| − | [[ファイル:Diesel engine Uniflow.PNG|thumb|最も単純なユニフロー掃気ディーゼルエンジンの概念図]]
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| − | '''ユニフロー掃気ディーゼルエンジン（ユニフローそうきディーゼルエンジン、Uniflow scavenging Diesel engine）'''は、[[2ストローク機関#軽油を燃料とするもの|2ストロークディーゼルエンジン]]の一形式。シリンダー内の吸排気の流れを下方から上方への一方向とし、排気の残留を無くしたもの。「単流掃気方式」とも呼ばれ、単にユニフローディーゼルと省略される場合もある。
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| − | 現在、生産されている唯一の2ストロークディーゼル機関の形式である。
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| − | == 概要 ==
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| − | [[ファイル:10K90MC-C.jpg|thumb|船舶用超大型ユニフローディーゼルの一例。マン社製10K90MC-C型[[直列10気筒]]]]
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| − | 高速ディーゼルエンジンの分野では、[[ゼネラルモーターズ]]・グループの一部門であった[[デトロイトディーゼル]]と、傘下の協力企業であった[[エレクトロ・モーティブ・ディーゼル|EMC]]が[[1930年代]]にそれぞれ開発した[[OHV|頭上弁式]]のものが代表的存在である。[[大型自動車]]や[[ディーゼル機関車]]用として[[大量生産]]され、軽量・高回転・高出力であるため、[[クルップ]]・[[ユンカース]]式[[対向ピストン機関|対向ピストン型]]ディーゼルエンジンを駆逐し、[[第二次世界大戦]]後は世界的に普及した。
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| − | 自動車用などの高速機関としては、次第に厳しくなる[[自動車排出ガス規制|排出ガス規制]]や[[4ストローク機関|4ストローク]]ディーゼルエンジンの進歩により現在では姿を消しているが、[[鉄道車両]]用の中速機関と大型[[船舶]]用の低速機関は生産が続いており、特に低速型ディーゼルエンジンはユニフロー掃気ディーゼルのみが生産され続けている。
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| − | なお、広義の意味においては[[ユンカース ユモ 205]]に代表される、前述の対向ピストン型ディーゼルもユニフローディーゼルに含まれる<ref name="RC">[http://www.50products.com/unfl/unfl_doc1.htm 模型ユニフローエンジンの可能性を求めて 古崎仁一 - RCエンジン新世紀]</ref>が、今日ではユニフローディーゼルといえばGM発祥の[[OHV|頭上弁]]方式を指すことが一般的である。
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| − | 鉄道車両用では、[[EMD 567系エンジン|EMD 567系]][[V型12気筒]]エンジンを2基搭載した[[ディーゼル機関車]]である[[エレクトロ・モーティブ・ディーゼル|EMD]]の[[EMD Eシリーズ|E-ユニット]]と[[EMD Fシリーズ|F-ユニット]]は、共に大ヒットとなって[[第二次世界大戦]]後も長く生産が続き、[[流線形車両|流線形]]の「ドッグノーズ」はアメリカ型機関車を代表する顔となった。後に[[EMD 645系エンジン|645系エンジン]]、さらに[[EMD 710系エンジン|710系エンジン]]へと改良され、GM系列を離れた現在もEMD製のディーゼル機関車の標準エンジンとして生産が続いている。
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| − | 一方、自動車用としてはデトロイトディーゼルが[[1938年]]に発表した「[[:en:Detroit Diesel Series 71|シリーズ 71]]」が始祖となる。この2ストロークディーゼルエンジンは、[[1940年]]に生産が開始された画期的な[[リアエンジン]][[日本のバス車両|バス]]である、[[GMC]] 「[[:en:GM "old-look" transit bus|トランジット（オールドルック トランジットバス）]]」に[[横置きエンジン|横置き搭載]]され、[[フレーム形式 (自動車)|フレーム]]レス[[モノコック|モノコック構造]]の車体、[[トランスミッション]]を偏向配置とした「アングルドライブ」と共に、[[パッケージング]]の鍵となった。「トランジット」はバスの新時代を拓き、以降、爆発的な普及を見て、[[1969年]]まで生産が続けられた。
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| − | シリーズ71エンジンは、[[グレイハウンド (バス)|グレイハウンド]]黄金期の[[:en:PD-4501 Scenicruiser|シーニクルーザー]] ([[V型8気筒|V8]]-71) や、[[金魚鉢]]のあだ名を持つ[[:en:GM New Look (Fishbowl) Bus|ニュールックトランジットバス]] ([[V型6気筒|V6]]-71) など、GMCのほとんどのバスと大型トラックに採用され、[[映画]]や[[ドラマ]]に独特の音と共に登場することや、現在でも[[北アメリカ|北米]]での保存車両や[[ラテンアメリカ|中南米]]での現役車両が見られる事、また日系メーカーの[[民生デイゼル工業]]（日産ディーゼル工業を経て現在は[[UDトラックス]]）が[[1974年]]（[[昭和]]49年）まで[[ライセンス生産]]を行っていたことなどもあり、日本の[[ファン]]にもよく知られる存在となっている。
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| − | なお、シリーズ71を初めとするデトロイトディーゼル製ユニフローディーゼルは、[[噴射ポンプ]]に[[:en:Unit_Injector|ユニットインジェクター方式]]を採用していた事や、シリンダーを追加する事で大きな設計変更を要することなくエンジンの気筒数を増大する事が出来る'''ブロック構造'''（[[モジュール|モジュラー設計]]）を採用していた為、バリエーションが[[単気筒]]から[[V型24気筒]]まで極めて多岐に渡った事も特筆すべき点であろう。その後デトロイトディーゼルは、自動車向けには1974年にシリーズ71[[V型エンジン]]をベースに、[[ターボチャージャー]]の追加や[[エレクトロニックコントロールユニット|ECU]]による電子制御などで[[高速バス]]向けの改良を施した「[[:en:Detroit Diesel Series 92|シリーズ 92]]」を発表。シリーズ71も[[インタークーラー]]ターボが採用され、共に[[1990年代]]まで製造し続けられた。
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| − | 毎分数十回転から200回転程度で運転される大型舶用低速ディーゼル機関では、現在この形式だけが生産されている。大型舶用低速ユニフロー掃気2ストロークディーゼル機関は[[製油]]残渣に近い劣悪な燃料（いわゆるB、C[[重油]]）を使用しながら、内燃機関としては最高となる、熱効率50 %以上を誇る。舶用用機関を製造しているメーカーとその工場は世界に多いが、その設計はもっぱらライセンサーとの契約にもとづくライセンス生産である。現在この種の機関のライセンサーとしては、[[デンマーク]]の Burmeister & Wain 社（[[:en:Burmeister & Wain|英語版]]）を買収した[[ドイツ]]の[[MAN (企業)|マン]]社 、[[スイス]]の[[スルザー|ズルツァー]]社を買収した[[フィンランド]]の[[バルチラ]]社、[[三菱重工]]から船舶用エンジン事業を引き継いだ[[ジャパンエンジンコーポレーション]]（日本）の3社だけが生き残っている。特にユニフロー掃気に排気ターボ過給を組み合わせた「三菱UE機関」（Uniflow-scavenged, Exhaust gas turbocharged）は同社の独自開発であることが特筆される。
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| − | 近年では、[[軽飛行機]]向け{{仮リンク|航空機用ディーゼルエンジン|en|Aircraft diesel engine}}の一つとして、英国の{{仮リンク|ウィルクシュ・エアモーティブ|en|Wilksch Airmotive}}社が[[水冷]]倒立型・[[インタークーラー]]付き[[ツインチャージャー]]方式の{{仮リンク|ウィルクシュ・WAMシリーズ|en|Wilksch_WAM_series}}を販売している。WAM型は現在120馬力のWAM120[[直列3気筒]]までであるが、将来的には[[直列4気筒]]のWAM160も計画されている。しかし同社は過去にも度々資金難で開発や生産がストップしており、経営状態は不安定であるとされている<ref>[http://articles.sae.org/11241/ Diesel aircraft coming soon to an airport near you?]</ref><ref>[https://web.archive.org/web/20160506125651/http://wilksch.net/ WAM Aero Diesel Engines ]</ref>。
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| − | == 特徴 ==
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| − | === 基本構造 ===
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| − | [[ファイル:Diesel engine (PSF).png|thumb|ユニフローディーゼルにおけるルーツ式スーパーチャージャー装着の概念図（写真は[[機関車]]用エンジンの一例）]]
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| − | 構造上の特徴は、その名のとおり単（ユニ）流（フロー）掃気（スカベンジング）方式を採用したことにある。燃料供給は直噴式で、2ストローク機関ではあるが、頭上弁 ([[OHV]]) 方式の排気[[バルブ#内燃機関におけるバルブ|弁]]を持ち、強制掃気を行なうためのルーツ式[[スーパーチャージャー]]（ルーツブロア）が備えられる<ref>[http://www.youtube.com/watch?v=25xolzhg3lo&feature=related ルーツ式スーパーチャージャーによるユニフロー掃気ディーゼルエンジンのアニメーション - [[Youtube]]] </ref><ref>かつての[[国鉄専用型式]]ではエンジンは自然吸気と指定されていたが、出力を増強するためのものではないため日産ディーゼル製の車のみ例外的に過給機の装着が認められていた。なお、出力増強用の過給機は1984年度より解禁された。</ref>。
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| − | このような方式は、新気がシリンダーを横断する為に燃焼室上部に燃焼ガスが残りやすいクロスフロー掃気とは異なり、シリンダー下側から頭上弁への一方的な流れで掃気が確実になることから、掃気効率がよく、排気の残留が無くなり、燃焼が安定し、出力を高めることができる。
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| − | また、クロスフロー掃気の掃気効率を改善する為に考案されたループ式掃気<ref name="eine">[http://www.geocities.jp/bequemereise/scavenge.html 2ストローク機関の掃気 - Eine bequeme Reise]</ref>と比較しても、向かい合った掃気ポートからの新気がぶつかり合うなどで、シリンダー内で新気が複雑なループを描く為に[[シリンダーライナー]]の温度が不均一になり、熱歪みが発生しやすくなる欠点を持つループ式掃気に対して、ユニフロー掃気はシリンダー端に掃気孔を等間隔で配置できるため掃気孔の面積を大きく取ることができ、シリンダーライナーの温度分布を均一にできることから熱歪みが発生しにくくなるという長所を持つ<ref>[http://www.ihi.co.jp/du/helpus/terminology/word_05.html 用語集 - エンジン用語 - 株式会社ディーゼルユナイテッド]</ref>。
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| − | 掃気用ルーツブロアをエンジンに併設する事で、[[クランクケース]]内に新気を通して予備圧縮する必要が無くなる。これにより、クランクケース圧縮方式のように燃料に[[2ストロークオイル]]を混合する必要が無くなり、4ストロークエンジンと同様の[[ウエットサンプ]]などによる[[シリンダーブロック]]循環式の潤滑方式で、4ストロークエンジンと同じ[[エンジンオイル]]を使用する事が可能となる。これは[[クランク]][[軸受|ベアリング]]の耐久性確保や、[[排気ガス]]への未燃焼オイルの混入を防ぐ意味で大きな長所となる。また、クランクケースが分離されたクロスヘッド方式（[[ボアストローク比]]が大きい低速機関）においては、[[ピストン]]とライナーの[[潤滑]]を受け持つシリンダ油と、動弁及びベアリングの潤滑を受け持つシステム油というそれぞれに応じた特性の異なるオイルが使用できるというメリットもある。
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| − | 排気弁数は船舶用などは1バルブであるが、自動車用高速機関ではこれより多い数の弁数（[[マルチバルブ]]）が用いられる事が一般的で、2バルブから3バルブを経て4バルブになり、さらに[[カムシャフト]]をより高い位置に設置し､[[プッシュロッド]]を短くした、高回転対応型の『ハイカム』へと発展した（[[ハイマウントカムシャフト]]の意味であり、バルブリフトを増大させた[[ハイリフトカムシャフト]]ではない）。
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| − | なお、出力を強化するに当たっては[[ボアアップ]]やシリンダー追加の他に[[ターボチャージャー]]及び[[インタークーラー]]を''追加装着''する事が一般的であった。ターボ単体では低回転時に[[マフラー_(原動機)|排気管]]や[[エキゾーストマニホールド]]からの排気[[パルス]]（脈動）による排気ガスのシリンダー内への吹き返しに対抗しきれず十分な掃気が行えない為、掃気用ルーツブロアはターボ装着時も取り外されずにターボの下流側に[[直列]]に配置される。そして、どの回転域でもターボで過給された新気をシリンダー内に掃気する役割を持ち続ける為、[[ツインチャージャー]]におけるスーパーチャージャーのような[[過給機]]というよりも、単に掃気に必要不可欠な'''[[補機]]'''（[[送風機]]）と捉えるのが適切である。実際、デトロイトディーゼルではターボチャージャー仕様の登場以降、従来型のルーツブロアのみを持つエンジンは[[自然吸気]]と称していた。
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| − | {{clear}}
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| − | === 船舶用 ===
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| − | {| class="toccolours" style="float:right; margin-left: 1em; margin-bottom: 1em; font-size: 85%;"
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| − | |+{{big|'''クロスヘッド型2ストロークエンジン'''（左）<br />'''トランクピストン型4ストロークエンジン'''（右）<br />の比較図}}
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| − | | colspan="2" |[[ファイル:Crosshead vs trunk.svg|228px]]
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| − | |-
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| − | 1. [[排気ポート]]<br />
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| − | 2. [[サージタンク|掃気チャンバー]]<br />
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| − | 3. [[ポペットバルブ|排気バルブ]]<br />
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| − | 4. [[シリンダーヘッド]]<br />
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| − | 5. [[シリンダー]]<br />
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| − | 6. [[シリンダーライナー]]<br />
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| − | 7. [[ピストン]]<br />
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| − | 8. 掃気ポート<br />
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| − | |
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| − | 9. '''ピストンロッド'''<br />
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| − | 10. '''クロスヘッド'''<br />
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| − | 11. [[コラム]]（円柱）<br />
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| − | 12. [[コンロッド]]<br />
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| − | 13. [[クランクケース]]<br />
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| − | 14. ベッドプレート（台盤）<br />
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| − | 15. [[クランクシャフト]]<br />
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| − | 16. ''吸気バルブ''<br />
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| − | |}
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| − | 大型船に用いられる極めて[[排気量]]の大きなユニフローディーゼルエンジンはBないしC[[重油]]を燃料とし、毎分200回転以下の低速回転で大出力を生み出す。大型舶用ディーゼルは[[減速機]]を介さず[[スクリュープロペラ]]に[[継手]]で直結される。[[プロペラ効率]]は低回転ほど良いので低回転の大出力が求められる。
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| − | [[ファイル:2012_08_7_DW_KK_Diesel_9_Z_65_95_Motor_H_Schiff_DSCI1076.JPG|thumb|left|125px|マン社製クロスヘッド型ユニフローディーゼルのピストンからクランクシャフト周りの部品]]
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| − | 頭上排気弁と強力な[[ターボチャージャー|排気タービン過給機]]を組み合わせた[[ボアストローク比|超ロングストローク]]により[[熱効率]]は50 % を超える。[[石油精製|製油]]残渣に過ぎない極めて劣悪な[[燃料]]を使用するにもかかわらず、内燃機関で最高の熱効率を実現している。
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| − | 大型2ストロークディーゼル機関では[[シリンダー]]部と[[クランクケース]]部が遮蔽されたクロスヘッド構造が用いられる。これは、[[重油]]を使用するため燃焼残渣が汚く、エンジンオイル経路を分けて[[軸受]]を汚さないようにするためである。クロスヘッド構造のためピストン俸（ピストンロッド）と連結棒（[[コネクティングロッド]]）に分かれた[[クランク (機械要素)|クランク]]構造になり、それぞれの接合回転部であるクロスヘッドピン軸受、クランクピン軸受、主軸受を守っている。クロスヘッド構造のため非常に背の高いエンジンになる。
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| − | ピストンロッドは往復直線運動だけをクランクケース内のクロスヘッドまで伝え、クロスヘッドピン軸受とクランクピン軸受けの関節、回転運動で[[クランクシャフト]]に回転運動が成立する。
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| − | 上質燃料を使いシリンダーとクランクケースがつながっている通常の構造はトランクピストン機関と呼ぶ。舶用ディーゼルでも4ストローク機関はトランクピストン機関である。過去には2ストロークの舶用トランクピストン機関も存在したが、現在は無い。
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| − | 効率の高い静圧過給が行われているため頭上排気弁は中央に一つで十分である。その代わり燃料噴射弁（インジェクターノズル）が排気弁の周囲3つほどのサイドインジェクション方式となっている。
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| − | ;船舶用潤滑油
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| − | :クロスヘッド機関の[[シリンダーライナー]]に供給される[[潤滑油]]をシリンダ油という。大量の[[硫黄]]分を含むC重油を使う大型ディーゼルエンジンでは燃焼により生じる[[硫酸]]を[[中和]]してエンジン内部の[[腐食]]を防ぐために[[塩基]]価（アルカリ価:BN）の高い「高アルカリ価シリンダ油」が求められる。シリンダ油はC重油に含まれる不純物で汚染されるため全損式で、燃焼せず掻き落とされたオイルは廃油となる<ref>[http://www.juntsu.co.jp/qa/qa0301.html 船舶用のシステム油，シリンダ油とは - ジュンツウネット21]</ref>。塩基価は高硫黄重油では70BN以上、低硫黄重油では40BN程度のものが使われる。高硫黄重油と低BNシリンダ油の組み合わせでは中和性が足りないのは当然ながら、低硫黄重油に高BNシリンダ油を用いるのもスカッフィングなどの不具合が生じるため推奨されない。現在では環境面から高硫黄重油の使用が制限された海域があり、低硫黄重油との切り替えを行う場合はシリンダ油も切り替える必要がある。これに対して中間程度の塩基価とした高硫黄・低硫黄兼用油も登場している。シリンダ油は内燃機油の中でも高粘度となるSAE40-60が用いられSAE50が多い。シリンダ油中の添加剤の割合は3〜4割と潤滑油の中でも最も多い部類であり、その大部分は清浄剤である。
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| − | :クロスヘッド機関でシリンダ以外の潤滑を行うのはシステム油と呼ばれるオイルである。クランクをはじめとした軸受全般の他、クロスヘッド摺動面、油冷ピストンの場合はピストン内を循環し熱交換を行う。またカム軸やロッカーアームなどの動弁系の潤滑も行うが、大型の場合は別系統の供給システムを持っている場合もある。最新のエンジンでは動弁系や燃料増圧用の油圧作動油としても利用されている。その他シリンダからロッドを通して落ちてくる燃焼残渣を含むシリンダ油の混入、いわゆるシリンダドリップへの対応もある程度必要となる。システム油はシリンダ油よりも低アルカリ価、低粘度であり、5-15BN前後でSAE30が主流である。
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| − | :現在2ストロークはほぼ存在せず4ストロークとなるが参考までトランクピストン機関についても触れる。トランクピストンではトランクピストン油またはシステム・シリンダ油など呼ばれるオイルを用いる。シリンダおよびシステム全般を潤滑することからシリンダ油とシステム油の両方の性能を併せ持つ。クロスヘッドよりも良質な燃料を使うケースが多いため塩基価も10BNから50BN程度で、低質な場合でも30BNが使われる事が多い。粘度はSAE30、SAE40が主に使われる。 | |
| − | :システム油とトランクピストン油は循環し繰り返し使われるため定期的な更油は必要ではあるが、高度な浄油装置にて管理している場合は更油せず補給のみで長期間使用される事もある。
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| − | ; 燃料油清浄機
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| − | : 燃料油清浄機はC重油から[[不純物]]を取り除く前処理装置で、[[1950年]]ごろ舶用大型ディーゼルエンジンで安価なC重油を使うために開発された。燃料の前処理装置。燃料油清浄機が開発されるまではA重油までしか使えなかった。燃料油清浄機はC重油を加熱して流動性を高めてから、[[水]]分や[[固体|固形分]]を[[遠心分離機]]で取り除き、さらに[[フィルター]]で濾過して綺麗にする。
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| − | : 安価を求めるC重油は軽質油を[[蒸留]]した残り物なので、[[石油精製|製油]]技術が向上するにつれて低質化が進み、一定[[品質]]に止まらないため、燃料油清浄機も高性能化が求められ続けている。1970年以降から接触[[触媒]]分解装置が導入されるようになると、C重油に触媒由来の[[アルミナ]]や[[シリカ]]の[[微粒子]]が混入するようになり、[[ピストンリング]]、[[シリンダーライナー]]、燃料[[噴射ポンプ]]を短時間で損傷する事故が多発するようになった。対策として燃料油分析サービスを利用して事故防止を図るようになった<ref>{{PDFlink|[http://sts.kahaku.go.jp/diversity/document/system/pdf/032.pdf 舶用大型2サイクル低速ディーゼル機関の技術系統化調査 田山経二郎]}}</ref>。
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| − | * 歴史
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| − | ** [[1900年代]]からディーゼル船が試行され、[[1920年代]]には様々な形式のディーゼルエンジンが[[実用]]化されたが、ユニフロー掃気2ストロークディーゼルエンジンは[[1950年代]]に[[開発]]された。
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| − | ** 1950年頃までの舶用大型ディーゼルエンジンにはある程度の高品質な重油が必要で、[[石炭]]や粗悪重油でも使用可能な蒸気[[ボイラー]]で作動する[[蒸気タービン]]船を駆逐するまでには至らなかった。
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| − | ** 1950年代前半に燃料としては最も廉価なC重油を予熱することで使用可能にした低速ディーゼルエンジンが開発、試用され、1950年代後半に実用化し、圧倒的な経済優位性が確立された。一方で石油需要の高まりに伴って超大型化が進んだ[[タンカー]]については、これを駆動し得る大出力を蒸気タービン機関以外では実現できなかったため、出力ベースのシェアは一時低下した。
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| − | ** しかし[[1970年代]]に[[オイルショック|石油危機]]が到来すると運行[[費用|コスト]]の低減が至上命令となり、タンカーでも大型化する機運は失われた。結果としてほぼ全ての商船は30万トン以下で十分とされ、ほとんどディーゼル動力化された。その間に大出力化・高効率化・高[[信頼性|信頼]]化が進んだ。
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| − | ** 21世紀に入っても大型商船のエンジンはLNG船などを除き低速2ストロークディーゼルがほぼ独占している。LNG船では輸送中に必然的に生じるボイルオフガスがディーゼルエンジンでは使い切れなかったことから蒸気タービン機関が使われていたが、断熱技術の進歩でボイルオフ率が低下してきたため、ボイルオフガスを燃料としてディーゼル化する動きが進んでいる。
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| − | === 2ストロークエンジンの利点 ===
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| − | [[ファイル:Принцип_работы_двухтактного_дизельного_двигателя.gif|thumb|250px|ユニフローディーゼルの動作解説図（[[ロシア語]]）。右から<br />上昇行程（に伴う圧縮）<br />（爆発に伴う）下降行程<br />排気バルブ解放<br />掃気ポートからの新気導入]]
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| − | * 同一回転数であれば、1シリンダーあたりの爆発回数が4ストロークエンジンの2倍である。
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| − | * 低回転時にも十分な[[トルク]]が発生するため、自動車用の場合は発進加速で有利となる。
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| − | * 必要トルクが同じ場合、4サイクルエンジンより気筒数を少なくでき軽量・小型となり、[[ダウンサイジング]]が可能。
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| − | ** [[ボア]]×[[ストローク]]を縮小するよりも、気筒数を減じる方がスペースや部品点数、摩擦損失の面でメリットが大きいため一般的。
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| − | * 回転上昇が速い（レスポンスが良い）。
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| − | * クランクシャフトを逆回転させても掃気孔・排気弁の機能が逆転しない為、燃料ポンプの噴射タイミングを[[可変バルブ機構|可変カム機構]]により再調整することで容易に逆回転運転が可能である。これは後退用ギアボックスの装備が困難なディーゼル直接推進方式の大型船舶においては後退機能を実現する上で必要不可欠である<ref>[http://www.marinediesels.info/2_stroke_engine_parts/Other_info/lost_motion.htm Operational Information Lost Motion] - marinediesels.info</ref>。
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| − | === ユニフロー掃気方式の利点 ===
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| − | * 他の掃気方式に比べ、新気と排気が入り乱れることが無く、掃気口の造りによりらせん状の流れ（スワール＝横渦）を作る事ができるので、掃気能力が高い。
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| − | === 欠点 ===
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| − | 以下の欠点は旧来の車両用ユニフロー機関についてであり、現在の舶用大型機関には当てはまらない。
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| − | * [[インテークマニホールド]]内に掃気ポートから出た[[エンジンオイル]]がたまるため､定期的に抜く必要がある。
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| − | ** 始業点検にはマニホールドのオイルドレーンが含まれている。
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| − | * 未燃焼ガスの排出が多く、排気中の[[炭化水素|HC]]が多い。
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| − | * スーパーチャージャーによる馬力損失と騒音がある。
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| − | * 欠点というほどではないが、アクセルオフ時の回転落ちが速い。[[摩擦]]の多い6気筒以上ではシフトアップ時にも中吹かしが必要な場合がある。
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| − | これらの問題により、燃費改善や[[自動車排ガス規制|排気ガス浄化]]、騒音抑制などが大きな課題となった1970年代以降は、4ストロークディーゼルエンジンに対抗できず、高速ディーゼル機関の主流からは外れた。
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| − | === ガソリンエンジンへの応用 ===
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| − | [[ファイル:Two-stroke_vee-twin_engine_with_pumping_cylinders_(section).jpg|thumb|1910年代に考案されたユニフロー2ストローク'''単気筒'''ガソリンエンジン。ルーツブロワではなく、''送気専用シリンダーを別途用意する''事でユニフロー掃気を実現していた。なお、吸排気の方向はディーゼルとは上下逆である。]]
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| − | 理論上、ユニフロー方式の2ストロークガソリンエンジンを製作することは難しくない。しかし、2ストロークガソリンエンジンはシリンダー容積が小さいものが多いこともあってクランクケース圧縮（予圧）による掃気で十分であり、わざわざ動弁系を追加する必要も低いため、量産されたケースはない。
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| − | 一方、クランクケース圧縮式2ストロークエンジンは混合給油か分離給油かにかかわらず[[燃料]]に[[潤滑油]]を混合して燃焼させるため、ガソリンのみを燃やす4ストロークエンジンと比べると、経済性や排ガス浄化の観点では不利である（ただし、それでも[[スズキ・LJ50型エンジン]]のように日本の[[自動車排出ガス規制|排ガス規制]]をクリアして型式認定された例はある）。これに対し、ユニフロー掃気方式は4ストロークと同様の循環式の潤滑系とすることができるメリットがある。
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| − | また、クランクケース圧縮式の場合掃気時に未燃焼の生ガスが排気側へ放出されやすい欠点もあり、[[チャンバー|排気チャンバー]]での反射波の利用や、[[排気デバイス]]による[[バルブタイミング|ポートタイミング]]可変での対応も行われてきたものの、排ガス浄化と同時に充填効率の面でもマイナス要因となっていた。これに対し、ユニフロー掃気方式は排気バルブの動弁機構が4ストロークと同一の為に、バルブタイミングの変更が比較的容易<ref name="RC"/>で、なおかつ[[可変バルブタイミング機構]]の利用等により幅広いバルブタイミングが取れる余地がある。充填効率の面でもユニフロー掃気方式は[[過給機|過給]]（ターボあるいは[[スーパーチャージャー|機械式スーパーチャージャー]]）エンジンとも言える構成であり、掃気効率をある程度犠牲して排気バルブの早閉じにより長めの掃気を行う事で、容易に高い充填効率が得られる<ref name="eine"/>。
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| − | 現在、ガソリンエンジンでも圧縮工程後に燃料をシリンダー内へ噴射する[[ガソリン直噴エンジン|筒内噴射方式]]が実用化されているが、これは技術的に通常潤滑のユニフロー掃気式ガソリンエンジンが実現可能ということでもある。[[BMW]]が研究開発を行っていたほか、[[トヨタ自動車|トヨタ]]が[[1980年代]]に「D-2」というネーミングで[[モーターショー]]などに参考出品していた。しかし、現在まで実用化されることはなく、その噴射・燃焼理論を4ストロークに移植した、[[リーンバーン]][[ガソリン直噴エンジン]]が登場することになる。
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| − | | |
| − | なおクランクケース圧縮式としたものが多いが、広義の意味でのユニフロー（単流掃気）ガソリンエンジンに含まれるものとしては、1910年代から70年代に掛けて[[オートバイ]]や[[ミニカー_(車両)|ミニカー]]にて少数の採用例がある[[スプリット・シングル_(内燃機関)|スプリット・シングル]]エンジンが存在する<ref name="RC"/>。
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| − | {{clear}}
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| − | == 日産ディーゼル・UDエンジン ==
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| − | [[日産ディーゼル工業]]（のちの[[UDトラックス]]）の前身である[[民生デイゼル工業]]は、GMと「シリーズ 71」に関する[[ライセンス]]契約を結び、[[1955年]]（[[昭和]]30年）、[[自動車]]用としては日本で唯一のユニフロー掃気ディーゼルエンジンとなる'''UDエンジン'''を発表した。それまでは民生の更なる前身企業である[[日本デイゼル]]（[[鐘淵デイゼル]]）が、やはり2ストロークの[[クルップ]]・[[ユンカース]]式対向ピストンディーゼルエンジンを国産化したND（後にKDへ改称）エンジンを使用していたが、UDエンジンの登場により、更なる高回転高出力化が実現した。
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| − | 「UD」は、'''U'''niflow scavenging '''D'''iesel engineの略称で、[[1974年]]（昭和49年）にUDエンジンの製造が終了した後も、現在まで同社のトラック・バスの[[コーポレートアイデンティティ|CI]]として親しまれている'''UD'''[[ブランド]]の由来でもある。さらに現在はUDを'''U'''ltimate '''D'''ependability（究極の信頼）の頭文字に由来するものとしている。
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| − | === バリエーション ===
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| − | * 直列型
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| − | ** 3・4・5・6気筒
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| − | * V型
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| − | ** 8・12気筒
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| − | === 搭載された車種 ===
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| − | * トラック
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| − | ** 民生・6TW
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| − | ** 民生・T70 / 80
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| − | ** 民生・TC80G
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| − | ** 日産ディーゼル・TC81
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| − | ** 日産ディーゼル・TWC13
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| − | ** 日産ディーゼル・TVC11
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| − | ** 日産ディーゼル・CK40
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| − | ** [[日産ディーゼル・サングレイト]]
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| − | ** 日産・580、680
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| − | * バス
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| − | ** 民生・B80
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| − | ** 民生・RF30 - RF90
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| − | ** [[日産ディーゼル・R/RA]]
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| − | ** 日産・U690
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| − | ** 日産・UR690
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| − | == 脚注 ==
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| − | {{Reflist}}
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| − | == 外部リンク ==
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| − | * [[YouTube]]にアップされている、個人所有の[[:en:PD-4501 Scenicruiser|シーニクルーザー]]のホームビデオ。<br />デトロイトディーゼル・シリーズ71 (8V71) のエンジン音が確認できる。民生デイゼルのUDエンジンも同じ音である。
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| − | ** [http://www.youtube.com/watch?v=HI3t3NQj7q4&feature=related Allen And The Mighty PD4501] - 車内音のほか、様々なシチュエーションを収録 (7:38)
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| − | ** [http://www.youtube.com/watch?v=0HivNfCO3-k scenicruiser PD4501-476] - 4ストロークディーゼルとは異なる紫煙がわかる（音量注意 2:53）
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| − | **[http://www.youtube.com/watch?v=9EfqLwqDZG8 Scenicruise 2010 017.JPG] - [[旧車]]ミーティング「シーニクルーズ2010」の映像 (0:23)
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| − | * [http://dmf31sb.cocolog-nifty.com/blog/2006/07/3_6b77.html 音の交通博物館分館] - [[尾小屋鉄道]]キハ3に搭載された日産ディーゼル製UD-3エンジンの排気音を聞く事が出来る（音は自動車用と異なる）。
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| − | {{自動車部品}}
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| − | {{DEFAULTSORT:ゆにふろおそうきていいせるえんしん}}
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| − | [[Category:往復動機関]]
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| − | [[Category:自動車エンジン技術]]
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| − | [[Category:自動車のエンジン|ゆにふろおそうき]]
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| − | [[Category:UDトラックスのエンジン|UD]]
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| − | {{Tech-stub}}
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| − | {{car-stub}}
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| − | {{Rail-stub}}
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