DMF15系エンジン
DMF15系エンジンの最新ニュースをまとめて検索！
DMF15系エンジン（DMF15けいエンジン）は、日本国有鉄道（→JRグループに継承）の気動車に走行用として搭載され、また客車・特急形気動車の発電用エンジンとしても用いられるディーゼルエンジンである。キハ40系用として大量に採用された。
北海道旅客鉄道（JR北海道）キハ150形のN-KDMF15HZ、東日本旅客鉄道（JR東日本）キハE130系のDMF15HZは直噴式アフタークーラーつき過給の小松製作所製（同社の商品名はSA6D140H）であり、本系列とはまったく関係がない。
目次 |
[編集] 概要
 |
|
||||
| この音声や映像がうまく視聴できない場合は、サウンド再生のヒントをご覧ください。 | |||||
DMF15系は、直列6気筒で基本的には予燃焼室式、ターボチャージャーを搭載[1]。排気量は約15l、連続定格出力は180 - 300PSである。
このエンジンを水平対向（厳密にはバンク角180度のV型）に組み、12気筒としたものがDML30系エンジンであり、両者でシリンダヘッドやピストン、コンロッド等の部品の共通化が図られている。エンジン音はDMH17系エンジンと比較して、ガリガリという感じのサイクルの短いアイドリング音が特徴的である。
[編集] 歴史
1950年代から国鉄の気動車の標準機関として大量に製作されていたDMH17系エンジンは、その試作段階でさえ技術陣の間では既に時代遅れのものとの認識があった。1960年代に入り、DMH17系エンジンを2基搭載したキハ80系やキハ58系がそれぞれ特急、急行列車として日本各地の高速輸送体系に使われ始めると、エンジンの出力の低さに由来する走行性能の低さが際だってきた。
その解決のためにさらなる大出力機関が計画され、DD13形ディーゼル機関車に搭載されているDMF31系エンジンを横型にアレンジしたDMF31HSAを搭載したキハ60系試作車が1960年（昭和35年）に3両製造された。しかし、これらはエンジンや変速機、特にDW1と呼称する新開発の2段直結式液体変速機とそのクラッチ機構に解決すべき問題が多く、最終的にDMF31系エンジンを気動車に流用するプランは放棄されるに至った[2]。
しかしながら、DMH17系に代わるべき新たな気動車用大出力機関の開発と実用化は、電化とディーゼル化による蒸気機関車の淘汰を主眼とする動力近代化計画の遂行上急務であり、そこで気動車専用設計として全く新しい大出力エンジンの開発が計画された。こうして国鉄と新潟鐵工所、ダイハツディーゼル、神鋼造機の各社によって共同開発されたのが本系列である。
まず国鉄は、1962年（昭和37年）にDW3液体変速機を試作、翌年にはDMH17系より2気筒数減としながらも、ボアを10mm拡大し、石川島播磨重工業製TB15ターボ過給器[3]を加えることで出力を3割以上高めたDMF15HSを試作した。これは過去にDMH17系で起きたトラブルを抜本的に解決する構造を持った「新系列」と国鉄自ら呼ぶエンジンであった。さらに翌年には中間冷却器を備えた出力300PSのDMF15HZを試作。それらの機関と液体変速機で試験を重ね、1966年（昭和41年）には同エンジンを改良したDMF15HZAを搭載したキハ90形と、中間冷却器のないDMF15HSを水平対向12気筒に展開した500PSのDML30系エンジンを搭載したキハ91形を同時に試作し、長期比較試験を行った。
試験の結果や経済性の検討の結果、1エンジン搭載でも在来型2エンジン搭載気動車を上回る走行性能を発揮可能で、その余力により編成への付随車組み込みも可能、しかも冷房用電源搭載スペースも確保可能な500PSのDML30系エンジンのみを気動車用として展開することになった。
こうして新系列気動車用次世代エンジンの競争試作に敗北したDMF15系は、それでもDML30系と摩耗部品が共通でDMH17系と比較してシリンダ数が少なく、かつ出力も大きかったことから電源装置用エンジンとして制式採用されることとなった。
こうして1960年代後半から1970年代前半にかけて、本系列はデチューンモデルであるDMF15H-GやDMF15HS-Gがキハ181系や12系客車等の分散型電源方式を採用する客車の発電用エンジンとして量産された。
その後1970年代後半に入り、キハ10系の老朽化対策として代替用にキハ40系気動車が製造されることになった。本系列はここでようやく走行用エンジンとして制式採用されることになり、新たにDML30HSHでの改良・変更点[4]を反映してDMF15HSAが設計され、後にキハ183系の走行用エンジンとして採用された。しかしながらこのDMF15HSAは、DML30HS系でのエンジントラブル続出や当時の国鉄の労使状況の悪化などを背景として、出力が220PSと発電用のDMF15HS-Gと比較してさえ10PS分抑制されており、元々ターボ過給を前提に複雑な構造・機構となっていることもあって、機関単体でのトンあたり出力はDMH17系を下回ることとなった。
このため、国鉄分割民営化後には本機関を搭載したキハ40系およびキハ183系は、頑丈で重い車体や直結1段で常用速度域の大半において効率の悪い変速段で使用することを強いられる専用液体式変速機の特性面での問題もあいまって、明らかに出力不足かつ燃費が悪く不経済と見なされるようになった。
そこで、本系列を搭載する各車を承継したJR各社では、車両性能向上や燃費の改善を企図してキハ40系について小型・軽量・低燃費を謳い文句とするカミンズ、小松、新潟鐵工所などによる直列6気筒直噴式の大出力エンジンへの換装が広く行われたほか、エンジンはそのままにシリンダヘッドを改造し予燃焼室式から直噴式へ変更されたものや、燃料噴射タイミングの変更で燃焼効率を改善する工事を実施したものも一部で出現した。
このような事情から、オリジナルのDMF15HSAをそのまま搭載する車両は国鉄の分割民営化後、急速に減少している。
[編集] 特記事項
[編集] 諸元
- 6気筒4ストロークディーゼルエンジン
- 燃焼順序 1-4-2-6-3-5
- DM82形発電機は180kVA
- DM93形発電機は210kVA
| DMF15HS | DMF15H-G | DMF15HS-G | DMF15HSA | DMF15HSA-G | DMF15HZ | DMF15HZ-G | DMF15HZA | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 主な搭載車種 | 試作 | キハ181-1～6 | キハ181-7～、スハフ12形（0番台） | キハ40系 | キハ183・184形 | 試作 | スハフ12形（100番台）、スハフ14形 | キハ90形 |
| 形式 | 過給、予燃焼室式 | 予燃焼室式 | 過給、予燃焼室式 | 過給、予燃焼室式 | 過給、予燃焼室式 | 過給・中間冷却、予燃焼室式 | 過給・中間冷却、予燃焼室式 | 過給・中間冷却、予燃焼室式 |
| シリンダ径×行程(mm) | 140×160 | 140×160 | 140×160 | 140×160 | 140×160 | 140×160 | 140×160 | 140×160 |
| 排気量(l) | 14.77 | 14.77 | 14.77 | 14.77 | 14.77 | 14.77 | 14.77 | 14.77 |
| 圧縮比 | 14 | 16 | ||||||
| 定格出力(PS/rpm) | 240/1600 | 180/1500 | 230/1800 | 220/1600 | 230/1800 | 300/1600 | 270/1800 | 300/1600 |
| 定格時ピストン平均速度(m/s) | 8.54 | 8.5 | ||||||
| 定格時平均有効圧力(kg/cm2) | 8.36 | 11.4 | ||||||
| 定格時燃料消費率(g/PS/h) | 185 | 180 | ||||||
| 最大出力(PS/rpm) | 250-2000 | 350-2000 | ||||||
| 最大時ピストン平均速度(m/s) | 10.65 | 10.7 | ||||||
| 最大時平均有効圧力(kg/cm2) | 7.6 | 10.6 | ||||||
| 起動電動機 | DC24V-7PS×2 | DC24V-7PS×2 | ||||||
| 組み合わされる液体変速機または発電機 | DW3 | DW10 | DM82 | DM93 | DW3B | |||
| 長さ×幅×高さ(mm) | 2630×1880×935 | 2300×1550×820 | ||||||
| 乾燥重量(kg) | 2720 | 2500 |
[編集] 脚注
 |
この「DMF15系エンジン」は鉄道に関連した書きかけの項目です。この記事を加筆・訂正などして下さる協力者を求めています（P:鉄道/PJ鉄道）。 |
最終更新 2009年9月15日 (火) 11:14 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
【DMF15系エンジン】変更履歴
