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(クリーン)ディーゼルの燃料は軽油?灯油やガソリンを給油しても走れる?

自動車用エンジンの主要なものの一つにディーゼルエンジンがあり、ガソリンエンジンとは使用する燃料が違います。

今回はディーゼルエンジンの燃料について詳しくご説明します。

ディーゼルエンジンの燃料

ガソリン

ディーゼルエンジンは自動車や船舶、産業機械など幅広い分野で使われる内燃機関のエンジンで、高いトルクと効率の良さが特徴のエンジンです。

自動車用のディーゼルエンジン、および環境性能を大幅に改善したクリーンディーゼルエンジンの燃料は「軽油」を使用します。

自動車用のエンジンにはもう一つガソリンエンジンがありますが、こちらは燃料に「ガソリン」を使用しており、ガソリンスタンドではそれぞれのエンジン用の燃料を補給しなければなりません。

この違いは燃料の成分の違い、及びエンジンの燃焼形態の違いからくるものです。まずはディーゼルエンジンの基本となる構造からご説明しましょう。

ディーゼルエンジンは圧縮着火機関

ディーゼルエンジンとガソリンエンジンはどちらもピストンとシリンダーの往復運動を回転運動に変換するレシプロエンジンの一種類ですが、ピストンを作動させる燃料の爆発を起こす機構が大きく違います。

この2つのエンジンの歴史に軽く触れながら、エンジンの機構の違いをご説明します。

ガソリンエンジンの特徴

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンはどちらも1800年代後半に開発されたエンジンですが、登場が早かったのはガソリンエンジンのほうです。

ガソリンエンジンは気化しやすい燃料であるガソリンを使用しており、気化したガソリンと空気を混合して火種で点火するエンジンです。

火種はスパークプラグによる電気火花が一般的であり、「火花点火機関」と呼ばれています。ガソリンは気体になりやすいので比較的簡単に燃焼ガスを生成することができ、初期の内燃機関から使われています。

ですがガソリンエンジンには一つ弱点があり、エンジンの効率を高める効果のある圧縮比を高く取ると、ガソリンが圧縮による温度上昇によって自己着火してしまう現象がおこってしまい、「ノッキング」と呼ばれる異常燃焼を起こしてしまうことです。

ノッキングが起こるとエンジンの正常運転ができなくなるので、ガソリンエンジンは圧縮比を低めに設定する必要があって、エンジン効率自体は高くありません。

その分高回転特性に優れるなどの特徴はありますが、低速トルクが低いなどのデメリットもあります。

ディーゼルエンジンの特徴

ディーゼルエンジンはガソリンエンジンの数十年後に実用化されたエンジンで、ガソリンエンジンとは違う「圧縮着火機関」として最も成功したエンジンです。

圧縮着火とは前述した燃料の自己着火を燃焼に活用するエンジンで、ピストンで圧縮されて温度の上昇した空気中に燃料を噴射することで、噴射された燃料が高い温度で自己着火します。

その燃焼がシリンダー内に爆発的に広がることでピストンを押し下げるのですが、実はこの燃焼形態は前述したガソリンエンジンのノッキングと同じものです。

ですがディーゼルエンジンの場合には燃料噴射によって爆発のタイミングをコントロールできるので異常燃焼とはならず、コントロールされたノッキングと言えます。

自動車用のディーゼルエンジンには軽油が使われますが、軽油はガソリンよりも自己着火温度が低く、軽油は250℃、ガソリンは300℃程度です。

つまり軽油はガソリンよりも自己着火しやすい燃料であり、ディーゼルエンジンには適している燃料となっています。

ディーゼルエンジンは圧縮着火で燃焼する関係上エンジンの圧縮比を高くすることが出来、ガソリンエンジンよりも高い効率を出すことが可能です。

その効率から高い低速トルク発揮することと燃費の良さが特徴としてあり、そういった用途にはガソリンエンジンより向いていると言えます。

一方でディーゼルエンジンは排気ガスに有害物質が多く含まれており、排気ガス規制への対応が難しいエンジンでもあります。

ディーゼルエンジンのいろいろな燃料

自動車用のディーゼルエンジンにはほぼ軽油が使われますが、実はディーゼルエンジンは他にも様々な燃料が使えるという特徴も持ちます。

ディーゼルエンジンの圧縮着火機構は、250℃程度の自己着火温度を持つ燃料であれば仕様できる汎用性を持っており、軽油以外にも次のような燃料が使用できます。

一方でガソリンエンジンは気化性のあるガソリンしか使用することが出来ないので、燃料が限られるエンジンです。

ディーゼルエンジンの燃料使用用途
軽油自動車、トラック
重油船舶、産業機械
バイオディーゼル自動車
ジェット燃料(ケロシン)航空機、軍用飛行機、ヘリコプター

ディーゼルエンジンは成分的には軽油がもっとも適していると言えるのですが、軽油よりコストの低い重油も使えることから、船舶や産業用エンジンではおもに重油が使用されます。

自動車用としては「バイオディーゼル燃料」というものが十数年前から登場しており、これは植物から作られるアルコール系の燃料です。

MEMO

石油系の燃料は燃焼時にCO2が排出されることが大きな問題なのですが、栽培したトウモロコシなどを元に作った燃料は栽培時にCO2を吸収するので、実質CO2排出がなくなるという考え方です。

こういった燃料は欧州や南米などで多く使われていますが、日本ではほとんど見かけません。

また航空機用にはジェット燃料であるケロシンもディーゼルエンジンに転用することが可能で、ジェット機とレシプロ機を同じ燃料で動かすことができるという利便性があります。

このようにディーゼルエンジンは同じ機構でさまざまな燃料を使用することが可能であり、これ以外にも使用できる燃料はたくさんあります。

それぞれの燃料に適した燃料供給系の部品は必要ですが、エンジン本体に大きな違いはありません。

軽油のメリット・デメリット

メリット、デメリット

日本では自動車用燃料には軽油かガソリンしか無いわけですが、両者を比較してみると軽油のメリットとデメリットが見えてきます。

軽油のメリット

軽油のメリットはエンジン性能を高めることが可能な点と、価格が安いという点があげられます。

燃料の発熱量が高い

まず軽油の最大の特徴とも言えるのが発熱量の高さで、同量のガソリンよりも燃焼時に発生するエネルギーが高いのです。

燃料として使用できるものはさまざまなものがありますが、それぞれの成分によって燃焼時の発熱量には差があります。

エンジンは燃料の燃焼エネルギーを使用して出力を得ていますので、発熱量の高い燃料を使用するほどエンジン性能も高くなります。

軽油は他の燃料と比較してみると次の通り優秀で、このことが軽油を使うディーゼルエンジンの大きなメリットを生みます。

燃料の発熱量単位発熱量
軽油37.7 GJ/KL
ガソリン34.6 GJ/KL
灯油36.7 GJ/KL

軽油はガソリンより1割近く発熱量が多く、燃料としては灯油よりも優秀です。

また発熱量に差があるということは、同性能のエンジンを軽油とガソリンそれぞれで作った場合には、軽油のほうが燃料消費量が少なくなるということです。

このことからディーゼルエンジンは燃料の点だけでもガソリンエンジンより高性能なエンジンを実現しやすいといえます。

またディーゼルエンジンは前述したエンジンの圧縮比の高さもあり、両方の点からガソリンエンジンより3割程度効率的なエンジンになっているのです。

引火点が高く安全性が高い

軽油は自己着火による着火点はガソリンより低いのですが、一方で火種がある場合の引火点はガソリンよりかなり高く、常温の状態ではガソリンより安全性の高い燃料と言えます。

ポイント

ガソリンの引火点は-43℃という低さで、常温では火種と酸素さえあればどこでも発火します。一方軽油の引火点は40℃〜70℃となっており、普通の状態では火種によって発火することはありません。

このことから軽油はガソリンより大幅に安全な燃料であり、自動車事故などの際に起こる燃料漏れに対しても軽油の方が火がつきにくいということです。

また自己着火点は軽油のほうが低いとはいえ、通常の環境で温度が250℃以上になることはほとんどありませんので、特殊な状況を除けば軽油は安全性が高いのです。

この軽油の特徴はエンジンの信頼性設計にも表れており、ガソリンエンジンでは燃料漏れや引火に対する厳しい設計が必要なのに対し、ディーゼルエンジンにはそこまでの設計は不要となっています。

また戦車などの軍用車においては、燃料タンクへの攻撃によっても爆発が起こりにくい軽油が重宝されており、燃料タンクを走行の一部として使う場合もあるほどです。

普通に生活している中ではあまり実感のないメリットではありますが、いざという時には軽油のほうが安全なのです。

燃料に課せられる税額が安い

自動車用の燃料には各種の税金が課せられており、燃料価格にはこの税額分が上乗せされている形となっています。

その税額は各国によってさまざまですが、日本においてはガソリンより軽油のほうが課税額が少ないため、軽油にコストメリットが生まれています。

現在ガソリンと軽油には複数の課税がされており、その金額差は次の通りです。実際にはこれに消費税も加えられていますが、税率はガソリンも軽油も8%でかわらないので、今回はそれ以外の税額の違いを見ていきます。

課税項目軽油課税額(1Lあたり)ガソリン課税額(1Lあたり)
ガソリン税(本則税率)0円28.7円
ガソリン税(暫定税率)0円25.1円
軽油引取税(本則税率)15.0円0円
軽油引取税(暫定税率)17.1円0円
石油税 2.54円2.54円
合計34.64円56.34円

このように軽油とガソリンは税額だけで22円近い差があり、1Lあたり120円〜140円という単価の自動車用燃料では大きな割合を占めています。

実際には燃料自体の単価にも差がありますので22円差とはならず、軽油とレギュラーガソリンでは10円前後の差が一般的です。

前述したようにディーゼルエンジンは燃料消費量が少ないという特徴がありますので、燃料代の安さも相まって自動車としては燃費の高いものとなります。

軽油のデメリット

軽油には燃料としてガソリンに対するさまざまなメリットがありますが、一方でデメリットもいくつか持っています。

CO2生成量が多い

軽油は発熱量の点でガソリンより高いメリットがありますが、一方で燃料を燃焼させた時にCO2をたくさん生成してしまうというデメリットも持ちます。

ディーゼルエンジンの特徴にガソリンエンジンよりもCO2排出量が少ないという点があり、これがディーゼルエンジンをクリーンディーゼルという環境対応エンジンにしている大きな要因です。

そのため燃料である軽油もCO2排出量が少ないと思われているのですが、実際には軽油のほうがガソリンよりCO2を多く発生させます。

燃料の発熱量単位量あたりのCO2排出量
軽油2.58 tCO2/t
ガソリン2.32 tCO2/t
灯油2.46 tCO2/t

このように同量の燃料を完全燃焼させた場合、軽油のほうが1割程度CO2発生量が多くなっています。

つまり同じ量の燃料を使用した場合にはディーゼルエンジンのほうが環境負荷が高いということになるのです。

しかしディーゼルエンジンは同出力のガソリンエンジンより燃料消費量自体が少ない特徴があるので、結果的に同クラスのディーゼルエンジンの発生するCO2量はガソリンエンジンより少なくなっています。

冬季に凍結する

軽油の持つ大きなデメリットの一つに凍結温度が比較的高いという点があり、一般的に販売されている軽油は-2.5℃程度で凍ってしまいます。

ガソリンは凍結温度が-90℃と非常に低く、一方で着火点は-46℃ですので、-30℃の気温の中でもガソリンエンジンなら十分作動します。

注意

ですが軽油の場合には気温が-2.5度を下回ると凍結してしまうので、日本の場合は冬季に起こりうる現象です。

燃料が凍結してしまうと当然ながらエンジンに燃料が送られませんので、エンジンは動かせません。

そのため日本では冬季には凍結対応された「3号軽油」もしくは「特3号軽油」が販売されており、一般的に11月〜3月の間に販売されます。この軽油には凍結防止剤が添加してあり、より低い温度まで凍結しないようになっています。

また軽油の凍結防止剤のみでも販売されており、冬季用の軽油でない燃料が車に入っていた場合にはこれらを使って凍結防止対策をしなければなりません。

それを忘れてしまうとスキーなどで雪山に登って、帰りに燃料が凍ってしまって車が動かない、といったようなトラブルにもあってしまいます。

なおディーゼルエンジンには燃料ヒーターなども付いていますので、エンジンをかけっぱなしにすれば凍結は防止できます。

精製量の少なさ

軽油は大本となる原油を蒸留して精製される成分の一つですが、実はガソリンに比べてその精製量は少ないのです。

原油からはさまざまな石油製品が蒸留によって分離されますが、その割合はほぼ決まっています。

ガソリンは原油からの生成量が比較的多く、原油の28%程度はガソリン成分です。一方軽油は21%ほどしかなく、ガソリンの2/3ほどしかありません。

そのため海外などでは実は軽油の単価はガソリンより高くなっている場合が多く、欧州やアメリカなどでは軽油のほうがガソリンより単価が高くなっています。

MEMO

欧州ではそれでも燃料消費量が少ないことからクリーンディーゼル車が50%を占めるほど普及していますが、アメリカではメリットが感じられないため普及が進んでいません。

ですが日本ではガソリンエンジン車が大半を占め、クリーンディーゼル車は全体のわずか1%ほどとその販売比率は大きく異なります。

そのため日本では軽油が非常に余る状況となっており、ガソリン用に輸入した原油から精製される軽油は大量に余る結果となります。

このことから日本で精製された軽油は海外に大量に輸出されており、世界でも珍しい状況にあるといえるでしょう。

基本的に軽油の精製量の少なさはデメリットではありますが、特殊な状況に置かれている日本ではそのデメリットは全くといってよいほど関係ありません。

ディーゼルエンジンの燃料に関するよくある疑問

疑問

さてここまで軽油に関するメリットやデメリットをご説明してきましたが、ネットなどで見かける軽油に関する疑問点はまだ結構ありますので、今回はそれらの疑問についてQ&A形式でご説明していきます。

Q:軽油は燃料としては安いが、燃費などを加味するとディーゼル、クリーンディーゼル車の維持費は本当に安くなるのか?

これはガソリンエンジン車からディーゼルエンジン車に乗り換える際に最も気になる点であり、ディーゼルエンジン車やクリーンディーゼル車の存在意義にも関わります。

ディーゼルエンジンは前述したとおり構造上燃料消費量の少ないエンジンであり、燃料である軽油がガソリンより安いことも確かです。

しかし実際の車になった場合にどのぐらいディーゼルエンジンの効果があるのかは、最新のクリーンディーゼル車であるマツダ デミオのATモデルを例に取って燃費を見ていきましょう。

スペックxD(ディーゼルターボ)15C(自然吸気ガソリン)
エンジン形式S5-DPTS(SKYACTIV-D)P5-VPS(SKYACTIV-G)
エンジンスペック1,498cc 直列4気筒DOHC16バルブ ターボ+インタークーラー1,496cc 直列4気筒DOHC16バルブ
最高出力105ps(77kW)/4,000rpm110ps(81kW)/6,000rpm
最大トルク25.5kgf・m(250N・m)/1,500rpm~2,500rpm14.4kgf・m(141N・m)/4,000rpm
燃費(JC08モード)26.4km/L19.0km/L
実燃費19.76km/L15.92 km/L

デミオには1.5Lクラスにクリーンディーゼルのモデルとガソリンエンジンモデルがあり、それぞれのエンジンの違いがよく表れています。

今回気になっているディーゼルエンジンの燃費について見てみると、カタログ燃費で6.4km/Lもクリーンディーゼル車のほうが燃費が良いことがわかります。

また実燃費においても4km/L程度はクリーンディーゼル車にアドバンテージがあり、同クラスであれば確かにディーゼルエンジン車のほうが燃費が良いのです。

ポイント

この実燃費をベースに考えてみると、軽油はガソリンに比べて1Lあたり10円程度安くなっていることから、デミオのディーゼルエンジンはガソリンエンジンより1km走行するごとに2.5円の節約が可能ということです。

つまり500km走ると1,250円もの費用差が生まれるわけです。

このことから軽油を使用するディーゼルエンジン車やクリーンディーゼル車は、ガソリン車よりも燃料に関する維持費は安いことがはっきりします。

軽油が凍結した時には、具体的にどうなってしまうのか?凍結したらどのように対処をすればいいのか?

前述したとおり軽油は寒冷地では凍結の危険があり、それを防ぐためには凍結防止剤が必要不可欠ですが、では万が一凍結してしまった後はどうすればよいのかという点です。

ディーゼルエンジン車は日本ではあまり普及していないこともあり、軽油が凍るということ自体知らない人も多いです。

スキーなどに行って現地に車を止めていたら、現地で軽油が凍結してしまったという場合も未だに少なくありません。

その場合軽油が凍ってしまうのはエンジンの燃料ポンプ内や燃料フィルター内、燃料パイプの内部などです。

もし軽油が凍結してしまった後にエンジンをかけようとしても、凍結して粘度の高くなった燃料ではエンジン内に噴射することができませんので基本的にはエンジンがかかりません。

エンジンを始動させるためには軽油を一部でも溶かさなければならず、燃料ポンプや燃料フィルター、配管などにお湯をかけることで軽油の凍結を溶かしエンジンが再始動することもあります。

ですがそれでも再始動できない場合には、レッカー車などで車を気温の高いところまで運ぶ必要があり、山から降りて自然解凍を待たなければならないでしょう。

そうならないためにも、寒冷地にディーゼルエンジン車で行く場合には必ず寒冷地用の軽油をいれましょう。

ディーゼル、クリーンディーゼル車に灯油を入れたら走れるのか?不具合・故障などは起こるのか?脱税になるのか?

ディーゼルエンジンは前述したとおりいろいろな燃料で動かすことが可能ですが、自動車用のディーゼルエンジンやクリーンディーゼル車に灯油を入れた場合はどうなるでしょうか。

注意

灯油はガソリンや軽油とともにガソリンスタンドで売られていて、値段は比較的安価です。そんな灯油をもし自動車用のディーゼルエンジンに使用すると、一応はエンジンを動かすことは可能です。

ですが灯油だけではエンストする場合も多く、決して安定した作動は望めません。また灯油は軽油に添加されている潤滑剤などが含まれていませんので、エンジン内部や配管などに悪影響を与える場合もあるのです。

また灯油を混ぜた軽油は「不正軽油」として販売されていた過去があり、その販売は厳しく罰せられます。

もちろん不正軽油と知りつつ使用していれば規制の対象となりますし、知らずに使用してしまってもその車は整備不良とみなされますので、やはり規制の対象です。

加えて灯油や灯油と軽油の混ざった燃料では排気ガスの浄化性能が悪化するので、排気ガスが汚く環境負荷が高くなります。

これらの問題があるので灯油を自動車用ディーゼルエンジンに使うことはオススメしませんし、もし間違って給油してしまった場合には燃料を抜くなどの対処が必要になります。

ディーゼル、クリーンディーゼル車にガソリンを入れたら走れるのか、不具合・故障などは起こるのか?

自動車用ディーゼルエンジンの燃料にまつわるトラブルはいくつかありますが、次はガソリンをディーゼルエンジンに入れた場合の問題をご説明します。

前述したとおり軽油とガソリンはその性質が大きく違い、それぞれのエンジンは燃料の特性に合わせた構造を持っています。

もしディーゼルエンジンにガソリンを給油してしまった場合、ガソリンは軽油よりも自己着火温度が高いのでディーゼルエンジンでは点火出来ず、失火などが起こる場合があります。

ただディーゼルエンジンは圧縮比が高いのでいわゆるノッキング現象が起こる場合もありますが、その場合もディーゼルエンジンの正常な動きは出来ませんので、振動の増加やエンジンの破損、不安定な作動など問題が多く出るでしょう。

また燃料ポンプや燃料フィルターにも不具合を起こしますので、ガソリンを使ってしまった後のディーゼルエンジンではこれらの洗浄や部品交換が必要になる場合もあります。

いずれにしても全くメリットの無い話ですので、決してディーゼルエンジンにガソリンを給油してはいけません。

軽油以外の燃料を入れたり、途中で別の燃料を入れて混ぜてしまったら、どう対処すればいいのか?

前述の2つは軽油以外の燃料だけを使う前提の話でしたが、起こりうる事例としては軽油と間違えて他の燃料を入れてしまい、軽油と別の燃料が混ざった状態になることです。

ガソリンスタンドで給油する場合はガソリンか灯油が混ざる可能性が考えられますが、もし混入量がほんのわずかだった場合にはそこまで大きな問題にはなりません。

軽油にわずかに灯油やガソリンが混ざっていてもディーゼルエンジンは普通に動きますし、混入した燃料によるトラブルもそこまでひどいものとはなりません。燃料ポンプや燃料フィルターの交換も必要はないでしょう。

ポイント

ですが半分以上別の燃料が混在するような場合などには前述の問題が発生してきますので、その場合はエンジンをかけず燃料タンクから燃料を抜く対策をする必要があります。

一度でもエンジンをかけてしまうと、混在した燃料が燃料フィルターや燃料ポンプ、エンジン内などに移動してしまいますので、そうならないようにタンクから排出する必要があるのです。

もしガソリンスタンドでディーゼルエンジン車に間違えて別の燃料を給油してしまった時には、ガソリンスタンドのスタッフやディーラーの担当者などに確認を取り、エンジンをかける前に対処しましょう。