車の環境性能を支える技術 – 排気浄化システム
車を知りたい
先生、「エキゾーストエミッションコントロールシステム」って、何だか難しそうな名前ですが、一体どんなものなんですか？
自動車研究家
そうだね。「エキゾーストエミッションコントロールシステム」は、簡単に言うと「排気浄化システム」のことなんだ。自動車の排気ガスに含まれる有害物質を減らして、空気をきれいにするシステムなんだよ。
車を知りたい
へえー、そうなんですね！具体的には、どうやって有害物質を減らすんですか？
自動車研究家
例えば、エンジン内で燃料を燃やす時に、有害物質が出にくいように工夫したり、排気ガスが車から出る前に、フィルターや触媒を使ってきれいにしたりするんだ。自動車によって、色々な方法を組み合わせて使っているんだよ。
エキゾーストエミッションコントロールシステムとは。
「エキゾーストエミッションコントロールシステム」とは、自動車から排出される有害ガスを浄化するシステムです。簡単に言うと「排気浄化システム」のことです。このシステムは、有害ガスである炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を減らすために、エンジンを改良する「前処理方式」と、排気系を清浄化する「後処理方式」の二つを組み合わせたものです。
前処理方式では、エンジンの点火時期や空燃比の調整、燃焼室の改良などを行い、有害ガスの発生を抑えます。後処理方式では、触媒やサーマルリアクターなどを用いて、排気ガス中から有害物質を除去します。
ディーゼルエンジンでは、PMと呼ばれる微粒子状物質の排出抑制が重要です。そのため、エンジンの改良によってPMの発生を抑える方法が主流となっていますが、排気ガス処理装置による後処理方式も開発が進められています。
これらのシステムに加えて、燃料の蒸発やブローバイガスと呼ばれる未燃焼ガスの排出を抑制するシステムも、排出ガス制御システムに含まれます。
排気浄化システムとは？
自動車は、私たちの生活に欠かせない便利な乗り物ですが、一方で、排気ガスによる大気汚染が深刻な問題となっています。そこで、自動車メーカーは、排出ガスに含まれる有害物質を削減するため、様々な技術開発に取り組んできました。その中でも、排気浄化システムは、エンジンから排出される排気ガスを浄化し、大気を守る上で重要な役割を担っています。
排気ガスに含まれる有害物質
自動車の排気ガスは、様々な有害物質を含んでおり、大気汚染や健康被害の原因となります。ここでは、主な有害物質とその影響について解説します。
まず、代表的な有害物質として一酸化炭素（CO）が挙げられます。COは、血液中のヘモグロビンと結合しやすく、酸素の運搬を阻害することで、めまいや頭痛、重症化すると死に至ることもあります。
次に、窒素酸化物（NOx）は、酸性雨の原因となるだけでなく、呼吸器系疾患を引き起こす可能性があります。
また、炭化水素（HC）は、光化学スモッグの原因物質の一つであり、目や喉の痛みを引き起こすことがあります。
これらの有害物質を削減するために、自動車には排気浄化システムが搭載されています。次のセクションでは、その仕組みについて詳しく見ていきましょう。
エンジンの改良による排出ガス浄化
自動車の排気ガスに含まれる有害物質は、環境に悪影響を与えることが知られています。そのため、排出ガス浄化システムは環境保護の観点から非常に重要な技術です。中でも、エンジンの改良による排出ガス浄化は、根本的な解決策として注目されています。 エンジンの燃焼効率を向上させることで、有害物質の発生を抑制することができます。例えば、燃料噴射技術の進化や燃焼室の形状の工夫によって、より完全な燃焼が可能となり、排出ガス中の有害物質を減らすことができます。さらに、可変バルブタイミング機構や可変バルブリフト機構などの技術により、エンジンの運転状態に合わせて吸排気バルブの開閉タイミングやリフト量を最適化することで、排出ガス浄化性能を向上させています。 これらの技術革新により、自動車はより環境に優しい乗り物へと進化し続けています。
排気系での浄化システム
自動車の排気ガスには、人体や環境に有害な物質が含まれています。そこで、排気ガスを浄化し、クリーンな状態にして排出するために、様々な技術が開発されてきました。この章では、排気系における浄化システムについて解説します。
主な浄化システムとして、三つの触媒コンバーターが挙げられます。まず、酸化触媒は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を酸化させて、無害な二酸化炭素(CO2)と水(H2O)に変換します。次に、還元触媒は、窒素酸化物(NOx)を窒素(N2)と酸素(O2)に分解します。さらに、ディーゼル車に搭載されるDPF(Diesel Particulate Filter)は、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集し、高温で燃焼させて浄化します。
これらの浄化システムにより、自動車の排気ガスは大幅にクリーン化され、環境負荷の低減に貢献しています。しかし、技術革新は日々進歩しており、さらなる環境性能向上のため、より高効率な触媒の開発や、新たな浄化システムの研究が進められています。
ディーゼル車における排気浄化
ディーゼル車は、ガソリン車に比べて燃費が良く、二酸化炭素（CO2）排出量が少ないという利点があります。しかし、一方で、窒素酸化物（NOx）や粒子状物質（PM）といった大気汚染物質の排出量が課題となっていました。そこで、これらの問題を解決するために、ディーゼル車には高度な排気浄化システムが搭載されています。
ディーゼル車の排気浄化で中心的な役割を担うのが、DPF（Diesel Particulate Filter）と呼ばれる装置です。DPFは、排気ガス中のPMをフィルターで捕集し、高温で燃焼させて除去します。これにより、大気中に放出されるPMを大幅に削減することができます。
また、NOxの排出量を抑制するために、尿素SCRシステムが採用されています。このシステムは、排気ガスに尿素水を噴射することで、化学反応によってNOxを無害な窒素と水に分解します。
これらの排気浄化システムの進化により、ディーゼル車の環境性能は飛躍的に向上しました。最新のディーゼル車は、排出ガス規制をクリアするだけでなく、クリーンなディーゼル車として、環境に配慮した選択肢となっています。