日本の気動車史
昭和7年度 第1編 運輸 経理 職員』、『鉄道統計資料. 昭和8年度 第1編 運輸 経理 職員』、『鉄道統計資料. 昭和9年度 第1編 運輸 経理 職員』、『鉄道統計資料. 昭和10年度 第1編 運輸 経理 職員』、『鉄道統計資料. 昭和11年度 第1編 運輸 経理 職員』、『鉄道統計資料. 昭和12年度 第1編 運輸 経理 職員』(国立国会図書館近代デジタルライブラリー)
↑ 鉄道用内燃機関の出力は一般に1時間定格値で表示されるが、1950年代以前の日本の内燃動車に搭載された個々のエンジンの出力表記については、一部資料で公称最大出力を示している場合があり、注意を要する。古い時代のエンジンでは、冷却能力・潤滑能力の制約から、1時間連続定格出力が、公称最大出力とされる短時間最高出力の半分以下に過ぎない事も珍しくなかった。この乖離は特に、ゆとりのある設計が為された大型汎用エンジンよりも冷却・潤滑条件の厳しい自動車転用エンジンで、またディーゼルエンジンよりも過熱に弱いガソリンエンジンで、それぞれ顕著であった。当時の技術水準を考慮してもエンジン排気量の割に低出力に過ぎるような数値が示される事例もあるが、連続定格運転の過負荷を考慮して控えめな数値が表示されていると判断するのが妥当である。
↑ なお、このキロ1形は太平洋戦争後、同線の電化時に台車もそのままに電車化され、モハ3001・3002となっている。
↑ 詳細は相模鉄道の気動車#神中鉄道を参照
↑ “廃線になった鉄路1~なぜ、そこに線路は敷かれたのか?~ 関東天然瓦斯開発(株)専用線 「合同資源産業専用線」”.
2003年にはJR東日本とJR総研により、シリーズ式ハイブリッド気動車であるキヤE991形「NEトレイン」が協同試作され、試験に供された。続いてJR東日本は、実用試験車のキハE200形を製作、2007年7月より小海線へ投入し、必ずしもハイブリッド車にとって最適条件とは言い難い小海線における実際の旅客営業において多くのデータを蓄積した。2010年からはキハE200形のシステムを踏襲したJR東日本のハイブリッド式リゾート気動車HB-E300系が製作され、東北地方および長野県のローカル線で観光列車として営業運行を開始、2015年には、交流電化方式の東北本線と直流電化方式の仙石線を非電化の接続線を介して直通する「仙石東北ライン」向けにHB-E210系が導入された。
またJR北海道では2007年10月に、JR東日本とは異なる方式であるモーターアシスト式ハイブリッド気動車を開発し、キハ160形を種車に試験車両であるITT (Innovative Technology Train) を完成させていた。こちらは機器の大きさや費用がJR東日本方式の半分程度で済む上、既存の気動車への取り付けも可能なシステムとなっている。モーターアシスト式ハイブリッドはキハ285系として実用化を目指したが、営業運転されるまでには至らなかった。
ガス発生炉搭載車は、車両に搭載したガス発生炉(代燃炉)で木炭や薪等を不完全燃焼させ、発生した一酸化炭素を主成分とするガスを燃料にガソリンエンジンを回して走行する(木炭自動車の項目も参照)。
内燃機関を車載ガス発生炉で駆動する着想は19世紀末からあったが、本格的な開発は第一次世界大戦直後、1918年頃のフランスで自動車用として始まり、日本でも1920年代以降、陸軍の技術将校や学者、民間技術者などが、やはり自動車用として実用化研究に着手していた。そして第二次世界大戦中から戦後間もない時期には、欧州大陸や日本などで既存ガソリン自動車の代替燃料確保手段として広く用いられた。
ガス発生炉は、気動車分野でも早くから採用が試みられていた。日本の気動車で初めて木炭ガス発生炉を装備したのは1934年の流山鉄道キハ32(1934年汽車製造会社東京支店製の半鋼製2軸車)であるが、ガス発生炉がまともに実用にならず失敗に終わっている。代燃車が気動車の分野において普及したのは、石油供給事情の悪化がきわめて深刻となった1940年頃からで、政府からの奨励や燃料統制もあり、多くのガソリンカーが車端部等にガス発生装置を後付けした。
代燃炉の設置場所は、車外に露出している方が日常整備や発熱、ガス漏れ対策で有利であり、私鉄では荷台を利用するなどして車体妻面外部に設置した例が多い。
電気式気動車は日本においては長らく顧みられてこなかったが、電車との部品の共通化などのメリットから、JR東日本によって2019年に電気式気動車GV-E400系が導入され、翌年にはJR北海道でも兄弟車であるH100形が営業運行を開始した。なお、先行して開発が行われていたハイブリッド気動車のうち、シリーズ方式の車両は電気式気動車に蓄電池を搭載したものである。
これに伴い、1968年にはDML30HS系機関を搭載した特急形気動車キハ181系を量産化した。このDML30HS系機関は翌1969年に、急行形気動車の冷房電源確保用として開発されたキハ65形にも搭載された。
しかし、DML30系機関は必ずしも全面的な成功作とは言い難かった。旧弊な副燃焼室式中速ディーゼルエンジンを発展させたDML30系エンジンの発熱量は設計段階での想定以上に大きく、また過給器付の多気筒エンジンであり構造が複雑で騒音・振動が大きく、85 km/h以下の全速度域において動力変換効率の低い変速段を常用する液体変速機の特性もあって、いくつもの整備面の課題を抱えていた。
これらの問題に加え、キハ90・181系ではコストダウンと機関出力の有効利用を狙って屋根上搭載型の自然放熱式冷却機構が採用された結果、急勾配区間が連続する山岳線での運用において放熱能力不足による機関・排気管の過熱トラブルが頻発した。この問題を克服するには別途強制冷却機構を追加する必要が生じ、設計時期がやや遅れたキハ65形以降では、軸重の制約もあって機関出力の損失を承知で強制冷却機構のみとしている。
日本の気動車史(にほんのきどうしゃし)では、日本における気動車発達過程の概略を記述する。