DMF31系けいエンジン

DMF31系けいエンジン（-けいえんじん）は、旧きゅう日本にっぽん国有こくゆう鉄道てつどう（国鉄こくてつ → JRグループに継承けいしょう）のディーゼル機関きかん車しゃ用ようとして開発かいはつされ、固定こてい編成へんせい客車きゃくしゃの集中しゅうちゅう電源でんげん式しき発電はつでん用ようエンジンとしても用もちいられたディーゼルエンジンである。

解説かいせつ

このエンジンは直列ちょくれつ6気筒きとうで、機関きかん車しゃ用よう・集中しゅうちゅう発電はつでん用途ようととしては車内しゃない搭載とうさいできるため垂直すいちょくシリンダー（縦形たてがた）、気動車きどうしゃ用ようとしては床下ゆかしたに搭載とうさいするために全ぜん高こうの低ひくい水平すいへいシリンダー（横形よこがた）であった。国鉄こくてつでの搭載とうさい例れいでは排気はいきタービン過か給きゅう器きを搭載とうさいしており、連続れんぞく定てい格かく出力しゅつりょくは370馬力ばりき - 500馬力ばりき。一部いちぶ私鉄してつの車両しゃりょうには中間ちゅうかん冷却れいきゃく器きを備そなえたものや、直ちょく噴化か改造かいぞうを施ほどこし、さらに出力しゅつりょく増強ぞうきょうを施ほどこした車両しゃりょうが存在そんざいする。

型式けいしき名めいのDMはDiesel Motorの略りゃく、Fは6気筒きとうを意味いみし（Fはアルファベットで6番目ばんめ）、31は総そう排気はいき量りょう（リットル）である。末尾まつびのHは水平すいへいシリンダー式しき（Horizontal cylinder. 国鉄こくてつでの呼称こしょうは横形よこがた）、Sは過か給きゅう機き（Supercharger）付つきを表あらわし、それに続つづくアルファベットは改良かいりょう順じゅんにA、B…となる。ハイフンの後うしろのGは発電はつでんセット用よう（Generator set）、Rはロータリー式しき雪ゆきかき車しゃ用もちい（Rotary）を意味いみする。

このエンジンを2列れつ組くみ合あわせてV形かたち12気筒きとう化かしたものが国鉄こくてつDD51形かたちディーゼル機関きかん車しゃやDE10形かたちに搭載とうさいされているDML61系けいエンジンであり、更さらにクランク軸じくを延長えんちょうして気筒きとう数すうを16に増加ぞうかしたものがDE50形かたちに搭載とうさいされたDMP81Zエンジンである。

換言かんげんすれば、国鉄こくてつがDD13形かたち以降いこうに開発かいはつした液体えきたい式しきディーゼル機関きかん車しゃ用よう制式せいしきエンジンは、西にしドイツメーカーの設計せっけいになるエンジンを採用さいようしたDD54形かたちのものを除のぞき、すべて本ほんエンジンの発展形はってんけいである。このことからも、本ほんエンジンは国鉄こくてつディーゼル機関きかん車しゃの礎いしずえを築きずいたエンジンといえよう。

歴史れきし

戦前せんぜんの気動車きどうしゃ用よう試作しさくエンジン

1937年ねん（昭和しょうわ12年ねん）、国鉄こくてつはキハ43000形かたち電気でんき式しき気動車きどうしゃを製作せいさくした。この車両しゃりょうは、床下ゆかしたに搭載とうさいしたディーゼルエンジンで直流ちょくりゅう発電はつでん機きを駆動くどうし、発生はっせいした電力でんりょくでモーターを駆動くどうするディーゼル・エレクトリック方式ほうしきで、水平すいへいシリンダー・直列ちょくれつ6気筒きとう240馬力ばりき機関きかんが使用しようされていた。

この車両しゃりょう用ように、日本にっぽん国内こくないのエンジンメーカー3社しゃがボア180 mm ×ストローク200 mm という基本きほん仕様しようを揃そろえつつ、それぞれ独自どくじ開発かいはつしたのが以下いかの3種しゅのエンジンで、部分ぶぶん仕様しようはそれぞれ異ことなるが、一般いっぱんにDMF31系けいの原型げんけいとされ、「DMF31H」（初代しょだい）と総称そうしょうされるエンジン群ぐんである。

• 新潟鐵工所にいがたてっこうじょ（現げん・IHI原動機げんどうき）『LH6H』
• 池貝いけがい製作所せいさくしょ（現げん・株式会社かぶしきがいしゃ池貝いけがい、株式会社かぶしきがいしゃ　池貝いけがいディーゼル）『6HSD18』
• 三菱重工業みつびしじゅうこうぎょう『6240』

鉄道てつどう省しょうでは43000系けい3両りょう編成へんせい中ちゅう、2両りょうの動力どうりょく車しゃに、3種しゅのエンジンを代かわる代かわる搭載とうさいして試験しけんを行おこなったが、これらのエンジンは潤滑じゅんかつの難むずかしい水平すいへいシリンダーであることや、当時とうじの工作こうさく精度せいどの限界げんかいなどから、クランクシャフトの折損せっそんやピストンの焼やきつきなどの重大じゅうだいな不具合ふぐあいが生しょうじ、それ以上いじょうの開発かいはつ進展しんてんや量産りょうさん化かには至いたらなかった。

1930年代ねんだい後期こうきからの戦時せんじ体制たいせい化かに伴ともない、燃料ねんりょう供給きょうきゅう統制とうせいが厳きびしくなったため、43000形がたでの試験しけんはほどなく休止きゅうし（同車どうしゃは1943年ねん休きゅう車しゃ）、気動車きどうしゃとそのエンジンの開発かいはつは一時いちじ中断ちゅうだんとなる。

43000形かたち用ようの3社しゃの試作しさくエンジンは、戦後せんごの機関きかん車しゃ用ようエンジンの開発かいはつにあたって部分ぶぶん的てきに参考さんこうとなったことは事実じじつであるが、原型げんけいとなったエンジンの設計せっけいが戦後せんごに直接ちょくせつ用もちいられたわけではなく、大幅おおはばな再さい設計せっけいを経へており、戦前せんぜん形かたちDMF31H系けい各かくモデルと、戦後せんごに量産りょうさん化かされたDMF31系けいを直接ちょくせつの系譜けいふ上じょうで結むすびつけることは必かならずしも適切てきせつではない。

戦後せんごの再さい開発かいはつとDD13形がたの成功せいこう

太平洋戦争たいへいようせんそうをはさんで戦後せんご、再ふたたび国鉄こくてつがディーゼルエンジンの開発かいはつに着手ちゃくしゅしたとき、戦前せんぜんのDMF31Hを参考さんこうに開発かいはつを計はかることも考かんがえられたが、43000形かたち用ようの各社かくしゃ製せい試作しさくエンジンそのものは戦時せんじ供出きょうしゅつされ（金属きんぞく資材しざいに転用てんようされたものと見みられる）、図面ずめんも残のこっていなかったため、早急そうきゅうな実用じつよう量産りょうさん化かを求もとめられた気動車きどうしゃ用ようとしての採用さいようは諦あきらめられた。国鉄こくてつの気動車きどうしゃ用よう標準ひょうじゅんエンジンは、やはり戦前せんぜんの原げん設計せっけいだが、資料しりょうや試作しさく部品ぶひん等ひとしが残存ざんそんしていたDMH17系けいエンジンが1951年ねん（昭和しょうわ26年ねん）以降いこう改良かいりょうを受うけて量産りょうさん化かされていくことになる。

一方いっぽう、機関きかん車しゃ用ようの縦形たてがた中型ちゅうがたエンジンとして適切てきせつなサイズのエンジンが検討けんとうされた結果けっか、このボアストローク比ひのエンジンの開発かいはつが改あらためて開始かいしされ、国鉄こくてつのほか、新潟鐵工所にいがたてっこうじょ（現げん・IHI原動機げんどうき）、振興しんこう造機ぞうき（現げん・神鋼造機しんこうぞうき）、ダイハツ工業だいはつこうぎょう（現げん・ダイハツディーゼル）の4者しゃが共同きょうどうで作業さぎょうした結果けっか、横形よこがたや気筒きとう数すうを増ふやしたV形かたちへの発展はってんも想定そうていしたDMF31Sが完成かんせいする。

国鉄こくてつは同時どうじに機関きかん車しゃ用よう液体えきたい変速へんそく機きの開発かいはつもすすめ、1955年ねん（昭和しょうわ30年ねん）には振興しんこう造機ぞうきがDS1.2/1.35形かたちを製作せいさく、DMF31Sと組くみ合あわせ、1958年ねん（昭和しょうわ33年ねん）に国鉄こくてつDD13形かたちディーゼル機関きかん車しゃを製作せいさくする。DD13形かたちは改良かいりょうを重かさねられながら大量たいりょうに製作せいさくされ、DD14形かたちやDD15形かたちなどの派生はせい形式けいしきをも生うむことになる。

改良かいりょうと発展はってん

同おなじく1958年ねん（昭和しょうわ33年ねん）、20系けい客車きゃくしゃの発電はつでん用ようとしてDMF31S-Gが、さらに翌年よくねんには強力きょうりょく形がた気動車きどうしゃ用ようの試作しさく機関きかんとしてDMF31HSが製作せいさくされた。後者こうしゃはキハ60系けい用ようとして試作しさくされたが、横形よこがたゆえに潤滑じゅんかつがうまくいかないという問題もんだいが生しょうじ、また、クラッチや変速へんそく機きのトラブルが続つづいたことから、強力きょうりょく形がた気動車きどうしゃ用ようとしての採用さいようは見送みおくられ、当面とうめんは従前じゅうぜん通どおりのDMH17系けいを2基き搭載とうさいすることで対処たいしょした。以後いご、気動車きどうしゃ用よう大だい出力しゅつりょく機関きかんの開発かいはつはDMF15系けい・DML30系けいに移うつったため、DMF31系けいの気動車きどうしゃへの採用さいよう例れいはない。詳細しょうさいはキハ60系けいの項目こうもくを参照さんしょうされたい。

一方いっぽう、機関きかん車しゃ用ようとしては順調じゅんちょうに改良かいりょうが進すすみ、当初とうしょは1機関きかんあたり370馬力ばりきであったものを圧縮あっしゅく比ひの増大ぞうだい等とうにより1961年ねん（昭和しょうわ36年ねん）から500馬力ばりきに出力しゅつりょくを引ひき上あげることに成功せいこうし、DMF31SBとなった。ほぼ同どう時期じきにロータリー式しき除雪じょせつ機関きかん車しゃDD14形かたち用ようとしてDMF31SB-Rも開発かいはつされた。なお、ロータリーを駆動くどうしつつ自力じりき走行そうこうするためにより強力きょうりょくな機関きかんを必要ひつようとしたDD14形がたの開発かいはつ事情じじょうから、実用じつよう化かはDMF31SBよりもDMF31SB-Rの方ほうが若干じゃっかん先行せんこうした。

応用おうようと現在げんざい

1960年ねん（昭和しょうわ35年ねん）、無煙むえん化か（動力どうりょく近代きんだい化か計画けいかく）の一環いっかんとして、大形おおがたディーゼル機関きかん車しゃの開発かいはつを国産こくさんのエンジンと国産こくさんの液体えきたい変速へんそく機きで行おこなうという方針ほうしんが国鉄こくてつ部内ぶないで決定けっていされた。エンジンは、十分じゅうぶんな実績じっせきのあるDMF31系けい2組くみをV型がたに配置はいちし、12気筒きとうとすることになった。これが、のちにDD51形かたちに採用さいようされる1,000馬力ばりきのDML61S型がたエンジンである。機関きかん車しゃの落成らくせいは1962年ねん（昭和しょうわ37年ねん）。このエンジンはさらに中間ちゅうかん冷却れいきゃく器きを付加ふかし、クランク軸受じくうけを拡幅かくふく・強化きょうかされて1,100馬力ばりきのDML61Zとなり、さらに吸気きゅうき中ちゅう間あいだ冷却れいきゃく系けいを分離ぶんりするなど冷却れいきゃく水すい回路かいろやピストンを改良かいりょう・強化きょうかした1,250馬力ばりきのDML61ZAが作つくられてDE10形かたちに搭載とうさいされた。

この系列けいれつはやがて、噴射ふんしゃポンプのプランジャー径みちを拡大かくだいし予よ燃焼ねんしょう室しつを改良かいりょう、圧縮あっしゅく比ひを上あげて燃焼ねんしょう効率こうりつを改善かいぜんし、さらにクランク軸受じくうけにコロ軸受じくうけを採用さいようした1,350馬力ばりきのDML61ZBへと発展はってん、DE10形かたちとDE11形かたち、それにDE15形かたちに搭載とうさいされた。

1970年ねん（昭和しょうわ45年ねん）には、DML61ZBを基本きほんとして4気筒きとう増ふやしV型がた16気筒きとうに拡大かくだいした2,000馬力ばりきのDMP81Zが完成かんせい。DE50形かたちに搭載とうさいされるも、諸般しょはんの事情じじょうにより量産りょうさんには至いたらなかった。

これらの基礎きそとなったDMF31Sは、その主おもな搭載とうさい形式けいしきであったDD13形かたちこそ1967年ねん（昭和しょうわ42年ねん）で生産せいさんが打うち切きられたが、除雪じょせつ用ようロータリー機きでは後継こうけいとなるべきDD53形かたち（1,100馬力ばりきのDML61ZRを2基き搭載とうさい）があまりに過大かだい性能せいのうで扱あつかいづらく持もて余あまされたという事情じじょうから配備はいび計画けいかくの見直みなおしが行おこなわれ、当初とうしょ計画けいかくでは打うち切きりが予定よていされていたDD14形がたの生産せいさんが継続けいぞくされることになった。このため、DD14形かたち用ようのDMF31SB-Rは除雪じょせつ機きの導入どうにゅう予定よていに合あわせ、実じつに1979年ねん（昭和しょうわ54年ねん）まで年とし1 - 3両分りょうぶん程度ていどのペースで生産せいさんが細々こまごまと継続けいぞくされることとなった。

さらにDD13形かたちと同等どうとうの55 - 56 t級きゅう私鉄してつ用ようディーゼル機関きかん車しゃについて、臨海りんかい鉄道てつどう向むけを中心ちゅうしんに一定いっていの需要じゅようが存在そんざいしたことから、このDMF31S系けい機関きかんは以後いごも1995年ねん（平成へいせい7年ねん）頃ごろまで搭載とうさい機きの新しん製せいが行おこなわれた。そのため年間ねんかんの生産せいさん数すうはわずかずつであったが、その改良かいりょうと生産せいさんは21世紀せいきに入はいる頃ころまで継続けいぞくされた。

私鉄してつ用ようとしては中間ちゅうかん冷却れいきゃく器きを備そなえたものや、直ちょく噴化かされたものなどが生産せいさんされた。2007年ねん（平成へいせい19年ねん）4月がつの時点じてんでは、新潟にいがた原動機げんどうきの商品しょうひんラインナップにDMF31SD等とうが存在そんざいしていた。

特記とっき事項じこう

• DMF31SZはDMF31Sを直ちょく噴化かしたもの。Sは過か給きゅう器き、Zは中間ちゅうかん冷却れいきゃく器き付つきを表あらわす国鉄こくてつでの識別しきべつ記号きごうであり、実際じっさいにこの機種きしゅでは両方りょうほうとも装備そうびされている。なお、国鉄こくてつでは直ちょく噴機関きかんを示しめす識別しきべつ記号きごうが定さだめられず、またJR貨物かもつでは機関きかんについてメーカー形式けいしきがそのまま用もちいられたため、国鉄こくてつ流りゅうの型番かたばんを与あたえられた直ちょく噴エンジンについては機種きしゅにより記号きごうが錯綜さくそうしており、このためこのDMF31SZのように直ちょく噴を示しめす記号きごうを与あたえられなかった機種きしゅも少すくなくない。
• DMF31SDIは新しん製せい時じから中間ちゅうかん冷却れいきゃく器きを装備そうびした直ちょく噴式のもの。

諸しょ元もと

• 6気筒きとう4ストロークディーゼルエンジン
• DMF31HSAのみ横形よこがた、ほかは縦形たてがた
• キハ43000のDMF31Hエンジンは戦後せんご生産せいさんの各かく系列けいれつ機関きかんと直接ちょくせつの関係かんけいがないため掲載けいさいしていない

	DMF31S。	DMF31S-G	DMF31HSA	DMF31SB-R	DMF31SB	DMF31SBI	DMF31SZ	DMF31SD	DMF31SDI
主おもな搭載とうさい車種しゃしゅ	DD13 1 - 110	マニ20	キハ60	DD14	DD13 111 - DD15	福島ふくしま臨海りんかい鉄道てつどう DD5601	京葉けいよう臨海りんかい鉄道てつどう KD55 101	高崎たかさき運輸うんゆ DD452	京葉けいよう臨海りんかい鉄道てつどう KD55 102
形式けいしき	過か給きゅう 予よ燃焼ねんしょう室しつ式しき	過か給きゅう 予よ燃焼ねんしょう室しつ式しき	横形よこがた 過か給きゅう 予よ燃焼ねんしょう室しつ式しき	過か給きゅう 予よ燃焼ねんしょう室しつ式しき	過か給きゅう 予よ燃焼ねんしょう室しつ式しき	過か給きゅう 予よ燃焼ねんしょう室しつ式しき	過か給きゅう 中間ちゅうかん冷却れいきゃく 直ちょく噴式（改造かいぞう）	過か給きゅう 中間ちゅうかん冷却れいきゃく 直ちょく噴式	過か給きゅう 中間ちゅうかん冷却れいきゃく 直ちょく噴式（新しん製せい）
シリンダ径みち×行程こうてい (mm)	180×200	180×200	180×200	180×200	180×200	180×200	180×200	180×200	180×200
排気はいき量りょう (cc)	30536	30536	30536	30536	30536	30536	30536	30536	30536
圧縮あっしゅく比ひ	14.3	14.3		14.8	14.8
定てい格かく出力しゅつりょく (PS/rpm)	370/1300	340/1200	400/1500	500/1500	500/1500	600	550	500	600
定てい格かく時じピストン平均へいきん速度そくど (m/s)	8.67				10
定てい格かく時じ平均へいきん有効ゆうこう圧力あつりょく (kg/cm2)	8.39	8.4			9.8
定てい格かく時じ燃料ねんりょう消費しょうひ率りつ (g/PS/h)	180	185
最大さいだい出力しゅつりょく (PS/rpm)	420/1500	390/1500
最大さいだい時じピストン平均へいきん速度そくど (m/s)
最大さいだい時じ平均へいきん有効ゆうこう圧力あつりょく (kg/cm2)		7.7
起動きどう電動でんどう機き	10PS	MLK1000 10PS
組くみ合あわされる液体えきたい変速へんそく機きまたは発電はつでん機き	DS1.2/1.35	PAG1 （発電はつでん機き）	DW1	DS1.2/1.35	DS1.2/1.35	DS1.2/1.35
長ながさ×幅はば×高たかさ (mm)	2640×960×1460
乾燥かんそう重量じゅうりょう (kg)	3260	3100			3100

参考さんこう文献ぶんけん

[1] 日立ひたち評論ひょうろん