産業機械におけるエンジンの基本構造や種類について解説

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産業機械におけるエンジンの基本構造や種類について解説

コラム

2025/07/18 産業機械におけるエンジンの基本構造や種類について解説

著者:NONメンテナンス株式会社

基本構造や種類などで、産業機械のエンジン選定に悩んでいませんか?


「どのメーカーが信頼できるのか」「ディーゼルエンジンとガソリンエンジンのどちらが効率的なのか」と迷い、導入後に後悔したくないと感じている方は多いはずです。

産業用エンジンは機械の“心臓部”とも言われ、出力、燃料効率、環境規制への対応、さらには補修部品の入手性まで、検討すべき要素は多岐にわたります。実際、建設機械やフォークリフトなどでは、排出ガス規制や燃料多様化の流れに対応できていない旧型エンジンの維持費が、想定より高騰している事例も報告されています。


クボタやコマツといった主要メーカーの製品や、日本国内市場での動向に加え、kW単位の出力別の費用差などにも触れながら、読者が最適な選択を自信を持って行えるよう構成しています。この先を読むことで、産業エンジン選びで「損しない」「後悔しない」ための判断軸が手に入ります。ぜひ最後までご覧ください。


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産業機械におけるエンジンとは?基本構造と機能の仕組み

産業機械で使われるエンジンの定義と分類


産業機械で使用されるエンジンとは、建設機械、農業機械、発電機、フォークリフトなどの業務用機器に動力を供給するために設計された動力源を指します。これらのエンジンは一般的な自動車用エンジンとは異なり、長時間稼働や高負荷運転に耐える構造が求められます。燃料別に分類すると、主にディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、電動モーターの三種類に大別され、それぞれが持つ特性に応じて使い分けられています。


ディーゼルエンジンは高トルクと燃費効率に優れており、建設機械や発電機に広く採用されています。一方、ガソリンエンジンは始動性が良く、軽量な機器や中小型機械に多く見られます。最近では環境意識の高まりにより、電動建機や電動農機も普及し始めており、低騒音・ゼロエミッションという特性から注目されています。


それぞれのエンジンは搭載機器の用途や稼働環境に応じて最適化されており、産業用途においては耐久性・メンテナンス性・安定性が極めて重要です。以下のように、分類別の特徴をまとめると理解が深まります。


エンジン種別と産業機械への適用例

種類 主な用途 特徴
ディーゼル 建設機械、発電機、農機 高トルク、燃費良好、耐久性に優れる
ガソリン 小型農機、発動機 始動性良好、構造がシンプルで軽量
電動モーター 電動ショベル、電動搬送車 静音、省エネ、排ガスゼロ

このように、産業用エンジンは機械の用途に応じた選定が不可欠であり、設計段階での判断が機器全体の性能や寿命に大きく影響します。


内燃機関・ディーゼル・ガソリンの違いを図解で理解

内燃機関とは、燃料を機関内部で燃焼させて動力を得る機構であり、最も代表的なのがディーゼルエンジンとガソリンエンジンです。両者は燃焼方式や点火方法、燃料の性質に明確な違いが存在します。


ディーゼルエンジンは圧縮着火方式を採用しており、燃料を高圧で圧縮することで自己着火させます。そのため、燃焼温度が高く、エネルギー効率に優れています。ガソリンエンジンは点火プラグで混合気に火花を飛ばす火花点火方式を使用し、構造が比較的簡素で静粛性に優れています。

これらの違いは機械選定時において重要な要素であり、以下の比較表により具体的に確認できます。


ディーゼルとガソリンエンジンの主な違い

比較項目 ディーゼルエンジン ガソリンエンジン
点火方式 圧縮着火 火花点火
燃費 優れる(燃料エネルギー効率が高い) やや劣る
トルク 高トルク 中低速トルク
メンテナンス性 頻度少なめ(頑丈だが部品高価) 頻度多め(部品入手しやすい)
対応用途 高出力を求める建設・発電など 小型機械や短時間稼働の用途向け

一般車両と比較しても、産業用途では連続稼働性や過酷環境下での安定性が重視されるため、内燃機関の特性理解は不可欠です。


産業用ディーゼルエンジンの仕組みと環境規制への対応

産業用ディーゼルエンジンは、その高出力性と燃料効率から重機・農機・発電設備など多様な現場で使われています。その基本構造はピストン・シリンダー・クランクシャフトなどから構成されており、吸気・圧縮・燃焼・排気の四行程によって動力を発生させます。圧縮比が高く、より強力な圧力で混合気を燃焼させるため、一般のガソリンエンジンよりも大きなトルクを出すことができます。


一方で、近年は排出ガス規制への対応が強く求められています。欧州のStage VやアメリカのEPA Tier4 Finalなどの基準をクリアするため、産業用ディーゼルエンジンにはEGR(排気再循環装置)やDPF(ディーゼル微粒子捕集フィルター)、SCR(選択還元触媒)といった高度な排気処理装置が組み込まれています。


特に排出ガスの中に含まれる窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM)は、環境汚染や健康被害の原因とされており、これらを削減する技術の導入が不可欠です。多くの国内メーカーはこれに対応し、製品ごとに浄化装置の性能を高めています。


産業用エンジンの用途別活用事例

建設機械(ショベル・ブルドーザー等)に搭載されるエンジンの特性


建設現場で使用されるショベルやブルドーザーなどの重機には、高出力かつ過酷な環境に耐える性能が求められます。これらの機械に搭載されるエンジンは、耐振動性や耐熱性が非常に重要です。土砂や岩盤を相手に長時間稼働し続ける必要があるため、ディーゼルエンジンが多く用いられています。


建設機械エンジンの選定には、以下のような観点が重視されます。

特性 要求される性能内容
出力 100kW〜500kW以上の高出力
耐振動性 持続的な作業振動に耐える構造
耐熱設計 高温作業環境でも性能劣化を起こさない
環境対応 排出ガス規制(EPA Tier 4・Stage V)適合

クボタやコマツのような国産エンジンメーカーは、こうした過酷な条件下でも耐えられる設計技術に定評があります。近年では低燃費で環境性能にも優れたエンジンが主流となり、排出ガス浄化装置(DPFやSCR)の搭載も進んでいます。


農業機械に求められるトルクと燃費性能とは

農業分野では、トラクタ・田植機・コンバインといった農業機械において、エンジンのトルク性能と燃費効率が鍵となります。畑や水田での作業は一見シンプルに見えても、断続的な動作や低速域での高負荷運転が求められ、ガソリンエンジンよりもディーゼルエンジンの採用が目立ちます。


農機エンジンが果たす役割は以下の通りです。

項目 内容
低速トルク 土壌を耕す際に必要な回転力が持続する
燃費性能 長時間稼働による燃料消費を抑制
メンテナンス性 過酷な屋外環境下でも保守が容易であること

日本の農業市場では、クボタやヤンマーなどのメーカーが小型エンジンの分野で高いシェアを持っており、電動農機の開発も進められています。温室やハウスなど、狭いスペースでも対応可能な小型化設計も求められています。


発電機用エンジンの連続稼働性重視設計とは

発電機に使用されるエンジンは、24時間連続運転を前提とした設計が必要です。病院・工場・防災施設などの非常用電源や移動式発電機には、安定した回転数と冷却機能、さらには信頼性の高い始動性能が要求されます。


連続稼働性の観点では、以下のような設計ポイントが挙げられます。

設計要素 重視される理由
定速運転設計 発電機の周波数維持に必要
優れた冷却性能 長時間連続運転時の過熱防止
防音・防振 屋内設置時や都市部での使用に配慮

災害時の停電対策としても重要視される分野であり、自治体や企業では高信頼性のディーゼルエンジンを搭載した発電設備を導入するケースが増加中です。特に日本製の産業用ディーゼルエンジンは、連続使用時の安定稼働実績において世界的な評価を得ています。


特殊車両やフォークリフトにおける産業エンジンの選定理由

倉庫内の搬送や狭小現場で活躍する特殊車両やフォークリフトでは、スペース効率や小回り性能が重視されます。産業用エンジンは、コンパクトでありながらも十分なトルクを発揮できる設計が求められ、電動式とディーゼル式が用途に応じて使い分けられています。


この分野でのエンジン選定基準は以下の通りです。

基準項目 内容
サイズ 狭いエンジンルームに収まるコンパクト設計
低速トルク 重量物を低速で動かすための力強い駆動力
排ガス対応 倉庫など屋内使用時に排出ガス規制を遵守

フォークリフトではLPガス・ディーゼル・バッテリー駆動などの選択肢があり、使用場所や時間、作業内容によって最適なエンジン型式が変わります。最近では電動ショベルや電動フォークリフトのように電動化が進んでおり、エンジンメーカー各社はバッテリーパックやモーターとの一体設計による新製品を投入しています。


エンジン型式の選び方・型式ごとの違いと最適用途を解説

エンジン型式と対応機器のマッチング事例


実際にどのような機械にどの型式のエンジンが搭載されているのかは、ユーザーにとって非常に重要な判断材料となります。なぜなら、適合実績のある型式は、導入後の不具合リスクが少なく、修理や部品調達の面でも安心だからです。


具体例を挙げると、ヤンマーの3TNV88エンジンは小型トラクターやミニショベルなどに幅広く使用されています。建設現場でよく見られるコマツのPC30MRにはクボタ製のV1505が搭載されており、重負荷に耐える構造と低振動・低騒音性が現場から高評価を得ています。また、三菱S3L2エンジンはフォークリフトの定番型式として確立されており、特に狭小空間での運転性に優れています。

農機では、井関農機のトラクター「ジアスシリーズ」にクボタD1703型が搭載されており、耕運や代かきといった断続運転時にも安定したトルクを発揮します。また、ホンダのガソリンエンジン型式GXシリーズは、動力刈払機や小型発電機に広く採用され、整備性の高さが特徴です。


古い型式ディーゼルエンジンは使えるか?法的・技術的観点から

古い型式のディーゼルエンジンは、コスト面では魅力的ですが、使用継続の可否については慎重な判断が求められます。特に法的な排出ガス規制と技術的な部品供給の両面から考慮する必要があります。


日本国内では、2006年以降に強化された建設機械の排出ガス規制により、Tier2以前の古い型式ディーゼルエンジンを搭載した車両の使用に制限がかかる場合があります。特定地域では条例により使用そのものが禁止されるケースもあるため、使用環境の確認が不可欠です。

一方で、古い型式のディーゼルエンジンには整備性に優れたモデルも多く、特に三菱のL3Eやヤンマーの3TNEシリーズなどは、いまだに現場での信頼性が高く評価されています。部品の供給状況についても、一定数の需要があるため、互換パーツやリビルド品の流通も活発です。


とはいえ、燃費性能や排出ガス対策の面では最新型式には劣るため、長期的視点では総所有コストが高くなる可能性もあります。よって、現行の法規制に適合する用途で限定的に使用するか、もしくは排気ガス処理装置の後付けやエンジン載せ替えによる対応を検討すべきでしょう。


まとめ

産業機械のエンジン選びは、単なる本体価格だけでなく、出力や燃料効率、用途に応じた適合性、さらには将来のオーバーホールやメンテナンス体制まで多面的な検討が求められます。とくにフォークリフトや建設機械、農業機など用途が明確な機器においては、必要な出力kW、ディーゼルエンジンかガソリンエンジンか、排出ガス規制への対応状況といった仕様をしっかり把握することが、後悔のない選定には不可欠です。


また、稼働年数が長期にわたる産業機器では、エンジンの交換かオーバーホールかという判断に悩む方も多いはずです。費用面では新品交換が高額になりがちですが、部品調達の可否や出力維持、燃料消費量などを考慮すれば、長期的にはオーバーホールより有利なケースも少なくありません。


加えて、保証年数や対応サービス、補修部品の流通性など、運用後のリスク低減も見逃せない要素です。日本国内では、クボタやコマツなどが信頼性の高い製品とサービス網を展開しており、対応機種や用途も幅広くカバーしています。


後悔しない選択のために、信頼できる情報と明確な判断軸を持ち、最適な産業エンジンを導入することが重要です。この記事が、その第一歩となれば幸いです。


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よくある質問

Q. 建設機械や発電機のエンジン選びで重視すべきポイントは何ですか?
A. 建設機械の場合、振動や粉塵環境下での耐久性、長時間連続運転でも出力が安定するかどうかが重要です。一方で発電機では、定格回転数の安定性と冷却システムの性能が求められます。燃料種(ガソリンまたはディーゼル)や対応する排出ガス規制(Stage V、日本国内基準など)、kW単位の出力、トルク特性、騒音対策も選定基準として挙げられます。さらに、搭載スペースが限られる機械には、軽量化されたエンジンやシリーズ統一化されたモデルが適しています。


Q. 古い型式の産業エンジンはまだ使えますか?
A. 年式や規制対応状況により判断が分かれます。排出ガス規制前のディーゼルエンジンは、都市部や環境規制の厳しい地域での使用が制限されているケースがあります。部品の供給が続いていればオーバーホール対応も可能ですが、すでに廃番となっている型式ではメンテナンスコストが増大するリスクがあります。現在多くのOEM企業はDPFやEGR装置を備えた最新仕様のエンジンへ移行しており、長期稼働や再販を見越すなら、排ガス対応済みの新型導入をおすすめします。


会社概要

会社名・・・NONメンテナンス株式会社

所在地・・・〒567-0843 大阪府茨木市星見町23番19号

電話番号・・・072-646-6447

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