【徹底解説】なぜエンジンはガソリンを使うのか？理論・歴史・燃焼効率から考える

普段何気なく乗っている車。そのエンジンに使われている燃料はほとんどが「ガソリン」です。
では、なぜエンジンにはガソリンが使われているのでしょうか？
軽油や灯油、あるいは電気など、他にもエネルギー源はあります。
それでもガソリンが主流であり続けるのには、確かな理由があります。

■ 良いエンジンの3つの条件

まず、エンジンの基本を押さえましょう。
自動車整備の現場では「良いエンジンの3要素」として、次のように教わります。

この3つが揃って初めて、エンジンは理想的な「爆発＝燃焼」を起こし、ピストンを押し下げて動力を生み出します。
つまり、エンジンとはいかに効率よく燃焼を制御してエネルギーを取り出すかがすべてなのです。

エンジン内部では、「空気とガソリン」が混ざった混合気がピストンによって圧縮されます。
このとき、圧縮比（燃焼室の最大体積と最小体積の比率）が高いほど、燃焼効率は良くなります。

圧縮比を高めると、

が起こり、限られた燃料で大きなパワーを生み出すことができます。

しかし、圧縮しすぎると「自己着火（ノッキング）」が起こり、エンジンを傷める原因になります。
ここで重要になるのが、ガソリンの性質です。

ガソリンは炭化水素（炭素と水素の化合物）の混合物で、揮発性が非常に高いのが特徴です。
つまり、常温でも簡単に気化し、空気と混ざりやすいのです。

また、引火点（火を近づけたときに燃える最低温度）は**−40℃以下と非常に低く、常温でも火がつくほど。
この特性により、シリンダー内で均一に気化して燃焼しやすい混合気**を作ることができます。

ガソリンは、

エンジンの熱効率（＝燃料から得られるエネルギーの割合）は、圧縮比と比熱比で決まります。

オットーサイクルの理論熱効率は、圧縮比と比熱比によって決まる（大阪工業大学HPより）

圧縮比を上げると効率は上がりますが、同時に燃料が自己着火しないようにする必要があります。
ガソリンは**自己着火温度が約260℃**と高く、ある程度圧縮してもノッキングが起きにくいという性質を持ちます。

つまり、高効率化と安定燃焼を両立できる燃料として、ガソリンが選ばれてきたのです。

19世紀後半に登場したガソリンエンジンは、蒸気機関のような大がかりな装置とは異なり、
**小型で高出力を得られる構造（内燃機関）**として開発されました。

その始まりは、1876年にニコラウス・オットーが発明した「四サイクルガソリンエンジン」。
当時から、ガソリンの高い揮発性と燃焼安定性が小型エンジンに最適だったのです。

蒸気機関のように外部で燃料を燃やす「外燃機関」ではなく、
シリンダー内部で直接燃焼させる「内燃機関」が主流になったのも、
ガソリンがあったからこそ実現したと言えるでしょう。

現代のガソリンエンジンは、複数のセンサーとコンピューター（ECU）によって常に最適な燃焼を維持しています。

たとえば、

などを組み合わせ、混合気の濃さや点火タイミングをリアルタイムで調整しています。

これらの制御技術が機能するのも、ガソリンの燃焼特性が安定しているからです。
つまり、ガソリンは単に「燃える」だけでなく、制御しやすい燃料でもあるのです。

人類の動力史を振り返ると、以下のような流れがあります。

外燃機関（蒸気機関）は大型で小回りがきかず、車両には不向きでした。
その課題を克服したのが、燃焼ガスを直接使う内燃機関＝ガソリンエンジンです。

ガソリンの「気化しやすく燃えやすい」特性が、この小型高効率エンジンを可能にしました。

ここまで見てきたように、ガソリンがエンジンに使われている理由は以下のとおりです。

ガソリンは偶然ではなく、物理法則と化学的特性の両面から選ばれた燃料なのです。
現代ではEVや水素エンジンなどの新技術が登場していますが、ガソリンエンジンの完成度はいまだ高く、世界中で使われ続けています。

自然法則をうまく利用したこの仕組みは、人類が生み出した最も洗練された動力の一つといえるでしょう。

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