ヘッセルマン機関：多種燃料のパイオニア
車を知りたい
先生、「ヘッセルマン機関」って、どんなエンジンですか？名前は聞いたことがあるんですけど、よく知らないんです。
自動車研究家
いい質問だね！「ヘッセルマン機関」は、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンのいいとこ取りをしたようなエンジンなんだ。ガソリンみたいに火花点火で、ディーゼルみたいに燃料を直接噴射するんだよ。
車を知りたい
へぇー、両方のいいとこ取りなんですね！でも、なんでそんなに普及してないんですか？
自動車研究家
実は、燃費や排ガス規制などの面で、進化したガソリンエンジンやディーゼルエンジンに追い抜かれてしまったんだ。でも、構造がシンプルで多様な燃料を使えるという利点もあるから、研究開発が進めば、将来また注目されるかもしれないよ！
ヘッセルマン機関とは。
「ヘッセルマン機関」は、スウェーデンのヘッセルマン氏が発明した、様々な燃料に対応できる内燃機関です。 ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの両方の特徴を併せ持ち、空気のみを圧縮し、燃料を直接シリンダーに噴射して点火します。
最大の特徴は、シリンダー内の空気の流れを渦状にすることで、燃料を層状に噴射できる点です。 これにより、ガソリンからディーゼル油まで、幅広い燃料の使用が可能になります。
また、圧縮比はガソリンエンジンとディーゼルエンジンの中間に設定されており、低品質燃料でも効率的に燃焼させることを目的としています。 燃料は、2つの噴射口から、碗状になったピストン上部に噴射され、点火プラグの火花によって着火します。
欧米では、トラック、バス、軍用車両、トラクター、船舶などのエンジンとして、広く活用されています。
ヘッセルマン機関とは？
ヘッセルマン機関は、1900年代初頭にルドルフ・ディーゼルによって発明されたディーゼル機関を改良し、ガソリンなど様々な燃料を使用できるようにしたものです。ディーゼル機関は圧縮着火方式を採用していますが、ヘッセルマン機関は「予混合圧縮着火（HCCI Homogeneous Charge Compression Ignition）」方式を採用している点が大きな違いです。
ディーゼル機関は、空気のみを圧縮して高温高圧状態にし、そこに燃料を噴射することで自己着火させています。一方、ヘッセルマン機関では、あらかじめ空気と燃料を混合した状態でシリンダー内に送り込み、圧縮することで着火させます。この方式により、ディーゼル機関よりも低い温度と圧力で燃焼させることが可能となり、窒素酸化物（NOx）や粒子状物質（PM）などの排出ガスを大幅に削減することができます。
燃料層状化による高効率燃焼
ヘッセルマン機関の最大の特徴は、燃料をシリンダー内で層状に分布させることで、希薄燃焼を実現している点にあります。ガソリンエンジンでは、均一な混合気を燃焼させるため、燃料の濃度が薄すぎると着火しにくくなるという問題がありました。しかし、ヘッセルマン機関では、点火プラグ周辺にのみ濃度の高い混合気を形成し、その周囲を薄い混合気で囲むことで、安定した着火と希薄燃焼を両立させています。
この層状燃焼は、燃料噴射のタイミングと空気の流入を緻密に制御することで実現されます。これにより、従来のガソリンエンジンに比べて、燃費の向上と排ガス中の有害物質の低減を同時に達成しています。特に、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量を大幅に削減できる点は、大きなメリットと言えるでしょう。
ガソリンからディーゼル油まで：広範囲の燃料への対応
ヘッセルマン機関の最も革新的な特徴の一つは、幅広い種類の燃料に対応できることです。ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの両方の要素を組み合わせることで、このエンジンはガソリン、ディーゼル油、灯油、植物油など、さまざまな液体燃料を燃焼させることができます。これは、燃料の入手可能性や価格が変動する状況において、ヘッセルマン機関が特に有利であることを意味します。 燃料の柔軟性が高いことは、ヘッセルマン機関がさまざまな用途で利用できる可能性を広げ、持続可能なエネルギー源への移行を促進する可能性も秘めています。
圧縮比：ガソリンとディーゼルの間
ヘッセルマン機関最大の特徴は、その独自の燃焼方式にあります。ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの両方の特徴を併せ持つヘッセルマン機関は、圧縮比においても、その中間的な性質を示します。
ガソリンエンジンは、低い圧縮比で混合気に点火プラグで着火するのに対し、ディーゼルエンジンは高い圧縮比で燃料を自己着火させます。ヘッセルマン機関は、ガソリンエンジンよりも高い圧縮比を備えながら、ディーゼルエンジンほど高くはありません。この中間の圧縮比により、ヘッセルマン機関は、ガソリンよりも安価な軽油や灯油などの多様な燃料の使用を可能にしています。
しかし、この中間の圧縮比は、出力と燃費の面で、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンのどちらにも及ばないというトレードオフを生み出しています。
欧米におけるヘッセルマン機関の活躍
19世紀末にルドルフ・ディーゼルによって発明されたディーゼルエンジンは、その高効率性から瞬く間に世界中に広まりました。しかし、ディーゼルエンジンは燃料となる軽油の供給が課題となっていました。そんな中、1900年代初頭に登場したのが、ルドルフ・ヘッセルマンによって開発されたヘッセルマン機関です。ディーゼルエンジンが軽油のみを燃料とするのに対し、ヘッセルマン機関は灯油や植物油など、さまざまな種類の燃料を使用できるという画期的な特性を持っていました。
この多燃料への対応力は、当時の欧米で大きな注目を集めました。特に、農業国で燃料の供給が不安定な地域において、ヘッセルマン機関は農作物から精製した燃料を使用できるという点で非常に画期的でした。例えば、フランスではヘッセルマン機関を搭載したトラクターが開発され、農業の機械化に大きく貢献しました。また、アメリカでは、ヘッセルマン機関は消防車や船舶など、幅広い分野で活躍しました。ディーゼルエンジンに比べて始動性に優れているという点も、評価を高める一因となりました。