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※上記のデータは1993年2月〜1995年7月の2年間のデータ記録です。
※上記のデータはＮ自動車への依頼に基づいて1995年に計測されたデータです。
※上記のグラフは燃費の平均値を表示しています。
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燃料の着火性・燃焼性の評価方法と、燃料着火・燃焼性試験器 ＦＩＡ-100
燃料の着火性、燃焼性はディーゼル機関の性能、耐久性、故障、排ガス組成などにとって非常に重要な意味を
持つものである。つまり、燃料の着火遅れ、燃焼期間などは、シリンダ最高圧力、圧力上昇率（爆発燃焼）、始動
性や窒素酸化物の排出量などと深い関係があり、これが長すぎると危険である。これまで燃料正常から計算によ
って求めた着火性と実際のディーゼル機関での着火遅れとはあまり相関性はは良くないことがいろいろな実験研
究によって明らかになってきた。そこで燃料の着火性、燃焼性を測定するために開発されたのが燃料着火・燃焼
性試験器（Fuel Ignition Analyser : FIA-100) である。この装置は、一定容量の燃焼機内に高温・高圧の空気を
作り、この中に試験する燃料を噴射し燃焼させ、燃焼器内の圧力変化から燃焼に関するいろいろな情報を得るも
のである。着火遅れ、燃焼期間、熱発生率、最高熱発生率なども簡単に調べることができる。
また、同一燃料についての複数回の試験をした場合には、平均値、最大値、最小値、標準偏差なども調べること
ができる。
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ＦＩＡ-100での評価からわかる、エンジンへの燃料の影響と必要とされる燃焼
1、燃焼のプロセスが常に一定であること。
燃焼のプロセスが一回の噴射や1気筒ごとに一定であることが重要です。一定な燃焼はエンジンの吹き上がりを
スムーズにして、エンジンの持つ本来の性能を引き出すことができます。特にエンジンが多気筒になるほど、より
一定であることが望まれます。
2、燃焼期間がより早いこと。
エンジンは、燃料が燃焼した後の圧力上昇を、ピストンを押し下げる力に変え出力を得ています。燃焼期間が早く
なり、すばやく燃えきるようになることは、ピストンが上死点から下降する間の限られた期間（クランク角度で約40
度まで）での、熱エネルギー（燃焼）から運動エネルギー（圧力）への変換の行われる時間がより多くとれることに
なります。つまりエンジン効率があがるため、エンジン出力と燃費の向上につながるのです。また、エンジンが有
効な出力を得るために必要な燃焼時間内で燃えきらない燃料は、シリンダーヘッド、ピストンヘッド、吸排気バル
ブにデポジットを付着させ、良好な燃焼を妨げることになり、最後にはエンジンにダメージをあたえてしまう結果を
招きます。
3、着火性能が安定していること （着火遅れ値の標準偏差が小さいこと）
着火に至るまでの時間が１回の噴射や1気筒ごとに異なると、本来着火するべきポイントの前や後で燃焼し始め
エンジン回転のばらつきや出力低下に結びつきます。エンジンの多気筒化が進んでいる現在では、添加剤に求
められる重要な要素であるといえます。
4、着火をむやみに早くさせないこと。
着火する時間をただ早くするだけでは、燃焼性を向上させたことにはなりません。むしろピストンが上昇し、本来
着火するべきポイントの前で燃焼を始めてしまうようでは、エンジンはスムーズな回転を保てません。こうなると
ノッキングの発生や、ピストンの上昇が妨げられることからくる出力の低下、そしてピストン・コンロッドメタルなど
エンジンへのダメージを与えることにつながってしまうのです。一般的にセタン価向上剤といわれるものは、添加
剤自身が早く燃焼することにより着火が早まるという考えから用いられています。そのため燃料が燃焼し始める
まで添加剤で燃焼させるため、必要な添加剤の量は多めになっています。重要なのはエンジンで使われる燃料
は、エンジンが要求する燃焼条件よりはやくしてしまわないことなのです。
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エンジンの噴射時期について
ディーゼルエンジンは、空気を圧縮して高温高圧の条件化での自然発火の性質を利用しているもので、噴射時期
の設定は非常に重要となります。石油燃料の品質は、現在輸入されている原油の問題や精製上の問題、需要の
バランスなどの要因で年々低下しています。
ディーゼルエンジンの噴射時期は、本来の着火性（セタン価）に合わせて調整されるべきですが、現在では必ずし
もそうなっていません。その理由は次のとおりです。
1、ディーゼルエンジンの噴射時期は、エンジンの製造された時代の燃料の着火性に合わせて設定されていること。
2、ディーゼルエンジンが使用されている内燃機関は、耐久年数が長いことが利点であるが、１０年〜20年前に製造
されたものが現在も使用されており各年式の機関の噴射時期はさまざまである。
3、最近、ディーゼルエンジンの黒煙、ＮＯｘ その他排気エミッションの問題が大きく取り上げながらも、燃料の質は
徐々に低下している。エンジンメーカーは、ＮＯｘ 対策のため、噴射時期を遅らせることにより対応しているケース
が見られること。
* 各社エンジンの燃焼特性は、それぞれの特徴を持っており、同一燃料に対して噴射時期（着火遅れ）や燃焼時間に違いがあります。各エンジンにあ要求セタン価があり、本来燃料が変われば噴射時期などの調整をしなければ
なりません。
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図 エンジンの噴射時期イメージ
グラフ3 無添加軽油とエコロジーバイオ0.1％添加時の軽油の熱発生曲線
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試験結果に対する考察
グラフ１に無添加軽油と0.1％のエコロジーバイオを添加した軽油の熱発生曲線を示す。このグラフは縦軸が熱発生率
（燃焼率＝単位時間あたりの燃焼量） を示している。横軸は燃料が噴射されてからの時間を示している。
燃料がシリンダ内に噴射され、蒸発し着火、燃焼し燃え切るまでの過程を、このグラフは示している。
着火性については、無添加の燃料に比較して 1.9 の向上が見られる。これは高速ディーゼル機関の燃料として使用
する場合には、非常に重要な特性であり、燃費改善には効果がある。
主燃焼期間については、僅かではあるが無添加燃料に比較して短縮されている。主燃焼期間の短縮は燃費の向上を
もたらすものである。また、主燃焼期間の短縮は排気ガスの浄化 （ＰＭ、スートの減少）にも寄与するものである。
以上の燃焼試験の結果から、この添加剤の使用により燃料消費率の低減、及び排気ガスの改善が期待できる。
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