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クリーンディーゼルとは最近、クリーンディーゼルという言葉を、よく見聞きするようになりました。

従来のディーゼルエンジンのイメージといえば、黒い煙をモクモクと吐くなど排気ガスが汚い、ガラガラと音がうるさい、振動が大きいといったものでした。

それが、クリーンディーゼルでは解消されているということのようです。

では、クリーンディーゼルは、どうやって従来の悪いイメージを払拭したのしょう?

気になったので、ちょっと調べてみました。

 

ディーゼルエンジンの排気ガスには、もともとNOx(窒素酸化物)スス(PM)が多く含まれていました。

これは、ディーゼルエンジンは圧縮比が高く、軽油を自然発火(自己着火)させるため、不完全燃焼が起こりやすいからです。

従来使われていた、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプでは、それほど噴射圧は高くなく、かつ最大噴射圧力がエンジンの回転数や負荷に左右されたため、排気ガスの問題を解消することはできませんでした。

 

しかし、1995年にデンソーが「コモンレールシステム」を実用化し、1997年にボッシュが発売してから、状況が変わってきました。

コモンレールシステムとは、噴射する燃料を高圧にして、コモンレールと言われる筒に蓄えておいて、電子制御により最適なタイミングで適切な量の燃料を噴射するシステムです。

コモンレールシステムにより、列型や分配型といった噴射ポンプより、高圧の燃料噴射が可能になりました。

燃料の高圧噴射が可能になったため、噴射する燃料の粒をより小さくでき、空気とよく混ざるようになるので、不完全燃焼が減りスス(PM)の発生を抑えられるようになりました。

また、電子制御により燃料の噴射を1回ではなく、複数回(2~9回)に分けて噴射することにより、シリンダ内の温度を下げることができ、NOxの発生量を減らすことができるようにもなりました。

さらに、燃料の噴射を複数回に分けることにより、最大爆発圧力を下げることができるため、騒音や振動も減ったのです。

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ただ、NOxやスス(PM)の排出を完全になくすことはできなかったので、排気浄化のための後処理技術が使われています。

その後処理技術には、以下のようなものがあります。

DPF(Diesel Particulate Filter)

フィルタによって、スス(PM)を捕集します。

フィルタが目詰りしないよう、時々ヒータなどでスス(PM)を燃やす機能がついていたりします。

 

NOx吸蔵還元触媒

触媒による化学変化を利用して、NOxを水や窒素に還元します。

ただ、軽油に含まれる硫黄分により、劣化が早まるという欠点があります。

そのため、軽油の低硫黄化が進められ、2007年には10ppmまで下げられたため、触媒が使えるようになりました。

 

尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)

まず、排気ガスに尿素水を吹きかけ、アンモニアを作ります。

作られたアンモニアとNOxを化学反応させ、水と窒素にして無害化します。

欠点として、尿素水タンクや噴射システム、酸化触媒などが必要なので、重量が増えますし、尿素水が切れるとエンジンの再始動ができなくなるなどがあります。

 

これら、後処理装置を使えば排気ガスはかなり浄化されますが、車重が重くなり、車両価格が高くなるという欠点があります。

そういった欠点を克服するために開発されたのが、マツダのSKYACTIV-Dというディーゼルエンジンですが、それについては後日書きます。

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