thumb|right|220px|日野オートプラザに展示される日野重工製DB52型統制型一〇〇式空冷ディーゼルエンジン(1942年)
統制型一〇〇式発動機(とうせいがた100しきはつどうき)とは、大日本帝国陸軍が主導して第二次世界大戦時に開発した車両用の規格型ディーゼルエンジンの一種である。
多燃料ディーゼルエンジンの先駆けでもある。
本項目では主に軍用の統制型大型系列ディーゼルエンジンについて記述する。民生用の統制型エンジンについては別項を参照されたい。
概要 統制型ディーゼルエンジンは、当時陸軍中佐であった原乙未生を中心として1930年代後半から計画され、1939年(昭和14年) - 1940年(昭和15年)に車両用高速ディーゼル機関の共通仕様が陸軍省(軍用)により、1941年(昭和16年)には商工省(民生用)により策定された。部品の共用化などの生産性、整備性などを向上させ、併せてコストを下げるために、日本国内のエンジンメーカー各社共通のエンジン規格として制定されたものである。
本エンジンは戦後日本の高速ディーゼル機関発展の礎になっている。系譜に連なるエンジンは、戦後復興期とその後の高度経済成長期にも改良・改善されつつ使用され、1980年代まで生産が続けられた。
設計・製造 予燃焼室式を採用した4サイクルディーゼル機関であり、基となったのは自動車工業で伊藤正男らによって開発されたDA40型水冷直列6気筒、予燃焼室式のDA6型空冷直列6気筒(1936年)、DD6型水冷直列6気筒(1938年)、DA10型空冷直列6気筒などである。特にトラック用に開発されたDA40型は排気量5,100 cc、出力85馬力と当時のディーゼルエンジンの中では優秀な性能であった。これらのエンジンをベースに開発された統制型ディーゼルエンジンの技術が各社に開示されることとなり、東京自動車工業、三菱重工、池貝自動車、日立製作所、新潟鉄工所、興亜重工業、昭和内燃機、羽田精機などの企業が生産を担当した。
燃焼室構造 予燃焼室式の燃焼室は燃料の汎用性の高さ 「日本の自動車ディーゼルエンジンの基礎を築いた設計者」p82-83と、圧縮比の低さによる製造しやすさ・扱いやすさを考慮したものであった。ピストンやピストンリングの焼きつきを起こしにくく、直接噴射式などよりも予熱栓(グロープラグ)の効果がエンジン始動に対して良く、極寒時の始動が容易いという利点「機甲入門」p.521や、他式よりも排気煙が出ない、騒音が低いという利点もあった「日本の自動車ディーゼルエンジンの基礎を築いた設計者」p67、p74が、これらのメリットは出力、重量など性能面の不利と引き替えとなっていた。
三菱重工はスイスのサウラー社のライセンスを得て直噴の複過流直接燃焼室式ディーゼルエンジンを製造し、九七式中戦車のV型12気筒エンジンにも採用したが、統制に合わせて予燃焼室に方針を転換している。
構成 ボア(内径)、ストローク(行径)、燃焼室形式を統一した一種のモジュラー構造を想定していた。軍用として直列4気筒・直列6気筒・直列8気筒・V型8気筒・V型12気筒のエンジンが製造されて、戦車などに搭載された。また主に民生用として単気筒・直列2気筒・直列4気筒・直列6気筒・直列8気筒の水冷エンジンも製造され、後に海軍の特殊潜航艇「海龍」の搭載機関としても使用された。統制型ディーゼルエンジンの燃料消費率は約200 g/PSh前後であった「日本の自動車ディーゼルエンジンの基礎を築いた設計者」p67。。
補器 陸軍側の働き掛けを受け、東京自動車工業、三菱重工、池貝自動車、神戸製鋼、新潟鉄工所など各社の共同出資により1939年(昭和14年)にヂーゼル機器(現ボッシュ株式会社(日本法人))が設立され、同社でライセンス生産されたドイツ国のボッシュ社の燃料噴射装置(ボッシュA型噴射ポンプ)が各社の統制型ディーゼルエンジンの多くに採用されている。統制型ディーゼルエンジン制定以前には、各社で多種多様な燃料噴射ポンプが使用されており、共通化や調達の問題、さらには性能・品質面でも問題があったため、ヂーゼル機器の設立は統制型ディーゼルエンジンの普及、性能・品質維持にあたり重要な出来事であった。 始動方式 統制型ディーゼルエンジンは空冷・水冷ともに補助始動装置としてグロープラグとデコンプが用いられた。いずれも吸気弁を開いて圧縮を抜く方式が取られ、空冷では減圧カムを用い、水冷では運転席のデコンプレバーで直接ロッカーアームを押し下げる簡便な方式が取られたこれらは寒冷下でも良好な始動性を実現していたが、鉛蓄電池の劣化などにより始動電動機のみでは十分な始動トルクが得られない場合は、スターティング・ハンドルによる人力回転を併用する事が指示されていた。
共通仕様 4ストローク予燃焼室式 ボア・ストローク:120 mm×160 mm(統制型一〇〇式)
バリエーション 空冷・水冷の両バージョンがあり、戦車や装甲車両用としてはシロッコファン冷却による空冷式、牽引車や自動車用、民生用としては水冷式が用いられ、標準規格では6気筒で120馬力、12気筒で240馬力を発揮した。
過給器の装着で約15 - 25 %出力を向上させることが可能であり、各種試作されている。 統制型一〇〇式エンジンに過給器を装備した試製エンジンは6気筒では150馬力、12気筒では300馬力を発揮した。
ボア・ストローク95mm×120mmの自動車用小型系列エンジン(3ℓ型、5ℓ型、8ℓ型)は軍の統制型に指定されたのち、商工省の統制型エンジンにも指定された。
+ 統制型ディーゼルエンジン一覧表(水冷) 名称 気筒数 内径×行径(mm) 排気量(l) 出力(PS/rpm) 過給器 試作・生産分担 用途・搭載車種 3ℓ型(DA70型) 直4 95×120 3.4 55/2500 いすゞ 乗用車、発電機など 5ℓ型(DA40型) 直6 95×120 5.1 85/2500 いすゞ トラック、バス 8ℓ型(DA60型) 直6 110×150 8.55 110/2200 いすゞ 大型トラック、特殊潜航艇 海龍 一〇〇式 単 120×160 1.8 興亜重工業 教育用 一〇〇式 直2 120×160 3.6 昭和内燃機 小型トラクター 一〇〇式 直4 120×160 7.2 80/1800 羽田精機 農耕用トラクター 一〇〇式(いすゞDA50) 直6 120×160 10.9 120/1800 いすゞ 九八式六屯牽引車 ロケ 一〇〇式 直8 120×160 14.5 140/1800 日立製作所 一〇〇式 V8 120×160 14.5 160/1800 新潟鉄工所 試製中型牽引車 ハニ 一〇〇式 V12 120×160 21.7 240/2000 日立製作所 試製重牽引車 チケ
牽引車のエンジンに水冷式が好まれたのは、負荷の大きい作業を耐久上の理由から低回転で行うため、特性上空冷式よりも重くなっても問題が少なく、空冷式と比べ耐久性があり、冷却効率に優れていたからである。また低回転で使用するため、ピストンに軽いアルミ製ではなく、重いが吹き漏れの少ない鋳鉄製のピストンが使用できたのも理由の一つである佐山二郎『機甲入門』光人社NF文庫、522ページ。
+ 統制型ディーゼルエンジン一覧表(空冷) 名称 気筒数 内径×行径(mm) 排気量(l) 出力(PS/rpm) 過給器 試作・生産分担 用途・搭載車種 一〇〇式 直4 120×160 7.2 80/2000 池貝自動車 試製一式小型牽引車 ソケ 一〇〇式(日野DB52、三菱AB) 直6 120×160 10.9 130/2000 日野重工、三菱重工 九八式軽戦車 ケニ、二式軽戦車 ケト、一式装甲兵車 ホキ、一式半装軌装甲兵車 ホハ 試製 直6 120×160 10.9 150/2000 有 日野重工 五式軽戦車 ケホ 一〇〇式 直8 120×160 14.5 150/2000 三菱重工 一〇〇式 V8 120×160 14.5 160/2000 いすゞ 四式中型装軌貨車 チソ、試製七糎半対戦車自走砲 ナト、試製四式重迫撃砲 ハト 一〇〇式(三菱AC) V12 120×160 21.7 240/2000 三菱重工 一式中戦車 チヘ、三式中戦車 チヌ、装甲工作車 セリ 試製 V12 120×160 21.7 300/2000 有 三菱重工 四式(三菱AL) V12 145×190 37.7 400/1800 三菱重工 四式中戦車 チト、試製十糎対戦車自走砲 カト 試製 V12 145×190 37.7 500/ 有 三菱重工 五式中戦車 チリII
問題点 大量生産に入ってからの実用性能は概して不十分であった。製品としての基本的な問題点の全ては、当時の日本の燃料事情の悪さに加え、基礎工業力と技術力の低さに起因する。同時代に欧米で車両用として生産されていた同クラスの高速ディーゼルエンジンに比べると、日本の統制型ディーゼルは、モジュラー構造などの部品の共通性や燃料の汎用性の高さという利点と引き換えに、排気量や寸法・重量の割には低出力のものとなった。同時代に世界に先駆けて大型・大排気量・大出力エンジンの戦車搭載を実現していたソビエト連邦と比較すると、その差は歴然としており、エンジン出力性能の低さは、日本製戦車の低性能の一因であった。
他の多くの弱点をおしてもなお信頼性を強く優先した手堅い設計であったが、実際には部品精度の低さから、故障が少なくなかった。部品加工に際しても組み立て時に作業員がヤスリで部品を削りながらすり合わせをして組み立てるような状態だったため、組み立てに要する時間は欧米とは比べ物にならないほど長く、生産性は低かった。
日本陸軍がガソリンエンジンを嫌い、ディーゼルエンジン導入に世界でもいち早く踏み切った動機としては、ディーゼル機関の経済性・航続能力の高さ、整備性や信頼性における利点「機甲入門」p.512のほか、ガソリンエンジン車両の場合、戦闘中の被弾爆発のおそれが高いのみならず、実際にビッカースC型中戦車の発火事故が起きたことによるところが大きかったが、元をただせば当時の部品精度やシーリングやパッキングの技術が未熟で、燃料漏れが日常茶飯事だったことに根本的な原因があった。その基礎工業力の脆弱さは、太平洋戦争時に至ってもなお解決せず、熟練工の不足や原材料の欠乏など、むしろ条件は悪化していた。
後継エンジン 第二次大戦が始まると戦車の武装と装甲は次第に増大し、1940年(昭和15年)に開発された従来の統制型一〇〇式では出力に不足を来たしていた。過給器を装着した型でも最大出力は300 PSに留まり、重量25 - 30 tを超える戦車のエンジンとして使用するには不足するため、以下のエンジンが計画された。 500馬力級・重戦車用エンジン 1942年(昭和17年)に陸軍技術本部が500馬力級の重戦車用空冷ディーゼルエンジンの開発要求を行った。三菱重工の吉田毅らは新たにボア・ストローク160mm×190mmのV型12気筒エンジンを計画、実験用として単気筒3,820ccのAJ型予燃焼室エンジンを試作している。当時としては世界最大規模のシリンダ容積であったが、V12エンジンは計画段階のまま製造されずに終戦を迎えた。完成予定時の諸元は、排気量45,840 cc、500 PS/1,800 rpm(自然吸気)であった。同時期に開発されていた陸軍の重戦車にはオイ車があるが、試作機はBMW航空用水冷ガソリンエンジンを2基搭載しており、本エンジンとの関連は不明である。
400馬力級・四式統制型ディーゼルエンジン 上記の500馬力級エンジンとは別に、陸軍は1943年(昭和18年)に400馬力級空冷ディーゼルエンジンの開発を指示した。三菱重工では吸気弁を2つ、排気弁1つのマルチバルブとし、ボア・ストロークは145mm×190mmとして新エンジンを開発した。1944年(昭和19年)に三菱・AL型として完成し、四式中戦車チトに搭載して実用試験を行ったが、量産体制を整える前に終戦を迎えている。陸軍はこのエンジンを四式統制型発動機と命名、過給機付きの500馬力(五式中戦車チリII型など)も試作されたが一〇〇式のようなエンジンファミリーは作られなかった。
四式中戦車に採用されたこの新型エンジンの特徴としては、気筒を大型化により排気量を37,700 ccと増やし、整備性と冷却効率、信頼性を追求して設計された。試作第一号機の実測諸元は、412 HP/1,800 rpm、軸トルク200 mkg/1,100 rpm、最低燃料消費率198 g/PShであった。
戦後の発展 統制型ディーゼルエンジンは、むしろ第二次大戦敗戦後に至ってから大きく発展することになった。すなわち、軍用車両エンジンを生産していた各メーカーの技術の習得と蓄積に寄与したのである。
各エンジンメーカーは大戦中から1950年代にかけて生産実績を積み、元々手堅い設計に徹していた統制エンジンに改良・改善を重ねることで、民生用に信頼性の高い高速ディーゼルエンジンを生産・開発できるようになっていった。
いすゞ自動車と日野自動車は、統制型ディーゼルエンジンの設計をベースに、戦後民生用に生産再開された大型バス・大型トラック用として水冷直列6気筒エンジンを多数製造・搭載したことで、大型ディーゼル自動車の普及を促進することになった。また、その他のエンジンメーカーの多くも、高速ディーゼルエンジン開発に際して統制型ディーゼルエンジンの影響を大きく受けているDA40 ディーゼルエンジン。
三菱重工の建設機械用エンジン 戦後に統制型ディーゼルエンジンから発展して建設機械向けに製造された三菱・D型ディーゼルエンジン(DE系4気筒・DF系6気筒)ではデコンプとセルモーターを用いた始動方式を用いなかった。バッテリーの負担が大きいグロープラグも使用せず始動専用のガソリンエンジンを搭載したキャタピラー方式により、過酷な環境での始動性を担保していた。この始動用エンジンにはスターティング・ハンドルのみで掛けられるV型2気筒が用いられている。
参加企業 池貝鉄工所 三菱重工(後の三菱自動車→三菱ふそうトラック・バス) 石川島自動車(後のいすゞ自動車) 新潟鉄工所 日立製作所 東京瓦斯電気工業(後のいすゞ自動車、日野自動車)
関連項目 戦時設計 DMH17系エンジン
脚注
注釈
脚注
参考文献 日本兵器工業会 『陸戦兵器総覧』 図書出版社、1977年 佐山二郎 『機甲入門』 光人社(光人社NF文庫)、2002年
歴史群像 太平洋戦史シリーズ25 『陸軍機甲部隊』 学習研究社、2000年 アジア歴史資料センター 『昭和20年8月31日 陸軍兵器行政本部 主要兵器諸元表/○統制発動機主要諸元表』 レファレンスコード:C15010492700 Naval Technical Mission to Japan - Japanese Navy Diesel Engines - INDEX No. S-42 - December 1945 公益社団法人自動車技術会、日本の自動車ディーゼルエンジンの基礎を築いた設計者 伊藤正男 https://www.jsae.or.jp/~dat1/interview/interview2.pdf 公益社団法人自動車技術会、日本の自動車技術240選 DA40ディーゼルエンジン https://www.jsae.or.jp/autotech/10-2.php