2015-09-27 15:41

ディーゼル車の排出ガス規制

 フォルクスワーゲンの排出ガス規制の不正問題で皆さんから色々コメントを頂いたのだが、余りにも専門的な話なので理解の為どんな事が問題なのか概要を知る範囲で纏めてみたい。
と言っても私もその道の専門家ではないので、まあ常識にちょっと付け加えただけのものですが・・・


最初にガソリンエンジンとディーゼルエンジンの違いと如何してガソリン車が問題にならないかを簡単に。

ガソリンエンジンはガソリンが燃料でスパークプラグの火花で点火、ガソリンと空気を一定の割合になるよう混合し(空燃比という)運転する。排気ガスにはCO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、NOx(窒素酸化物)を含み三元触媒で浄化。(最終的にCO2、H2O、N2になる)

ディーゼルエンジンは軽油が燃料でガソリンエンジンより強く圧縮し、加圧した燃料を噴射。点火は圧縮した空気の高熱で自然着火。運転の調整は噴射する燃料の量で調整する。排気ガスはCO、HC、NOx、PM(粒子状物質)を含む。
このCO、HCはガソリンエンジン同様綺麗に燃焼させれば少なくなり、触媒でも簡単に除去可能。厄介なのがNOxとPM。
特にNOxは空気中の窒素と酸素がくっついたもので、燃料をきれいに燃やすほど発生する。これがこの問題の一番の根っこ。


ディーゼルの前に如何してガソリンエンジンが問題にならないかを説明。
ガソリンエンジンにはCO、HC、NOxを同時に除去する三元触媒が使われている。
これはエンジンの中でガソリンと空気の混合割合(空燃比と言う)と三元触媒でCO、HC、NOx除去の割合のグラフ

2015-9-27空燃比

横軸が燃料と空気の混合割合で、右に行くほど空気が多い。
縦軸はCO、HC、NOxの触媒での除去の割合を示す。
空気と燃料の最適な混合割合(理論空燃比と言う)は14.7、そしてその理論空燃比にごく近い14.6辺りのごく狭い範囲にCO、HC、NOxを90%以上除去できる範囲がある・・・ウィンドウという。

このウィンドウの発見が三元触媒がその後の排気ガス対策の救世主となった。まさに技術面での奇跡だった。

もうこんな古い話は殆ど誰も意識しないで車に乗っているが、こんな経緯がある訳だ。

さて今度はディーゼルである。ガソリン車に比べてディーゼルの方が難しいのは上掲のような奇跡的はデバイスが無いためである。
そんな中で日本とヨーロッパのディーゼル車の排気ガス規制値の推移を見てみたい。

2015-9-27日欧の排ガス規制比較
http://www.jaf.or.jp/qa/others/knowledge/11.htm

この図の緑色が欧州、青色が日本である。
欧州ではユーロ4、ユーロ5、ユーロ6と規制がきつくなっている。
日本でも同様だが、日本の方が遥かにキツイ。日本の2009年の規制値に対し、欧州は2014年のユーロ6で5年遅れで追いついてきたと言った所。
しかしVWはこの規制値に合格できないと言う事だろう。

問題はNOxとPM、そしてPM(粒子状物質)高温で燃やせば除去できるのだが、それをするとNOxがどんどん増えてくる。
そしてNOxを除去できる技術は現在2種類が使われている。
一つは尿素水を噴射する方法、尿素がアンモニアになり、それがN0xを還元しN2と水にすると言うモノ。

尿素水は商品名「アドブルー」、見た目は水である。しかし尿素水用のタンクが必要でスペースの小さい乗用車には苦しい。
またマイナス11度で結晶化するなど取り扱いも難しいものである。

この仕組みは裏の桜さんの以下のブログ
http://sakuraura.blog.fc2.com/blog-entry-3570.html

この中にボッシュのシステムを紹介する動画があるので参照してください。
https://youtu.be/lGB97AisRSo

尚尿素SCRシステムは以下wikiも参照
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B0%BF%E7%B4%A0SCR%E3%82%B7%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%A0


そしてもう一つのシステムがこんなもの
NOx吸蔵還元触媒
https://ja.wikipedia.org/wiki/NOx%E5%90%B8%E8%94%B5%E9%82%84%E5%85%83%E8%A7%A6%E5%AA%92

一言でいえば運転状況によってNOxを触媒内に貯めこみ、運転状況が変わった時それを吐き出して浄化すると言うモノ。

しかし高価なプラチナなど貴金属を多用するためコストが高く、運転状況でNOxをため込むために大きな容量が必要。
そして燃料の中の硫黄分によって触媒が劣化しやすく、メンテも大変なシステムだ。

恐らくVWはこんな触媒の開発が上手く出来なかったのだろう。

こんな所がこの話の概要です。

最後に一つ追加、9月25日付の読売新聞にこんな記事がある。

2015-9-27読売新聞記事

lこの記事の赤枠で囲った排ガス規制値の日米欧の数値比較表、嘘が書いてあるわけではないが上掲日欧の比較表と比べてみてほしい。読売記事の表では欧州の規制値が紆余曲折が有ったことが分からない、新聞記事と言えども注意すべきものと言う見本として理解してほしい。

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コメント

燃費も偽装の疑い。

こんにちは、

三元触媒とはまた懐かしいものを、
このグラフを改めて見ていて、酸化剤であるNOxと還元剤であるHC,COの釣り合いが取れた時に効力を発揮する、天津ドンと同じ理論の延長のようですね。最適範囲なら相互に反応して触媒の劣化は進まないが、どちらに振れても触媒が劣化してしまう。
酸化剤であるNOxだけを処理することは難しいので、還元剤として尿素を必要とする。ならばNOx吸蔵還元触媒でも還元剤は必要で、パワーを必要とする時は吸蔵させて、パワーを必要としない時に不完全燃焼をさせて還元剤としているのでしょう。
>日本メーカは,乗用車用にNOx吸蔵触媒を使っています。これは触媒表面にNOx
>を吸着させ,時々,燃料を増やして,HCやCOを多く発生させ,これらにより吸
>着したNOxを還元します。このため燃費が5%くらい悪化します。
>http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1285641262
だそうです。

暗黙にディーゼルは燃費が良いと言われます。
重たい油の方が熱価が少し大きくなりますが、大きな理由は熱機関としての熱→仕事の変換効率が高いためだと聞いています。
コモンレールで燃料噴射を1燃焼の間に複数回に分け細かく制御すれば、排気は綺麗になると思います。
しかし燃焼を分散して最高温度を下げているわけですから、熱機関としての効率は下がってしまい、燃費が悪くなってしまうのではないでしょうか。

この辺りでクリーンで燃費が良いという触れ込みで登場したときには「凄い技術が開発された」と賞嘆したのです、賞嘆を返せ!。

排気の為に効率を落としたディーゼル、プリウスのアトキンソンサイクルを始め、ガラパゴス進化をしたガソリン、こと小型車に於いてはどちらに軍配が上がるのか分からないところですね。
世間で失われた20年と言われている間に、複雑で相反する条件を満たす為に、日本車は制御システムの塊になってしまい、もう訳分からんと。

悪意のあるプログラムと言われていますが、触媒の問題もさることながら、それらを扱う制御技術そのものが未熟なような気がしてなりません。
プリウスにある亀さんモードを何故付けなかった。
  1. 2015-09-27 18:07
  2. URL
  3. fcq821 #/lkjinTE
  4. 編集

Re: 燃費も偽装の疑い。

> こんにちは、
>
> 三元触媒とはまた懐かしいものを、
> このグラフを改めて見ていて、酸化剤であるNOxと還元剤であるHC,COの釣り合いが取れた時に効力を発揮する、天津ドンと同じ理論の延長のようですね。最適範囲なら相互に反応して触媒の劣化は進まないが、どちらに振れても触媒が劣化してしまう。
> 酸化剤であるNOxだけを処理することは難しいので、還元剤として尿素を必要とする。ならばNOx吸蔵還元触媒でも還元剤は必要で、パワーを必要とする時は吸蔵させて、パワーを必要としない時に不完全燃焼をさせて還元剤としているのでしょう。
> >日本メーカは,乗用車用にNOx吸蔵触媒を使っています。これは触媒表面にNOx
> >を吸着させ,時々,燃料を増やして,HCやCOを多く発生させ,これらにより吸
> >着したNOxを還元します。このため燃費が5%くらい悪化します。
> >http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1285641262
> だそうです。
>
> 暗黙にディーゼルは燃費が良いと言われます。
> 重たい油の方が熱価が少し大きくなりますが、大きな理由は熱機関としての熱→仕事の変換効率が高いためだと聞いています。
> コモンレールで燃料噴射を1燃焼の間に複数回に分け細かく制御すれば、排気は綺麗になると思います。
> しかし燃焼を分散して最高温度を下げているわけですから、熱機関としての効率は下がってしまい、燃費が悪くなってしまうのではないでしょうか。
>
> この辺りでクリーンで燃費が良いという触れ込みで登場したときには「凄い技術が開発された」と賞嘆したのです、賞嘆を返せ!。
>
> 排気の為に効率を落としたディーゼル、プリウスのアトキンソンサイクルを始め、ガラパゴス進化をしたガソリン、こと小型車に於いてはどちらに軍配が上がるのか分からないところですね。
> 世間で失われた20年と言われている間に、複雑で相反する条件を満たす為に、日本車は制御システムの塊になってしまい、もう訳分からんと。
>
> 悪意のあるプログラムと言われていますが、触媒の問題もさることながら、それらを扱う制御技術そのものが未熟なような気がしてなりません。
> プリウスにある亀さんモードを何故付けなかった。


今回古い話を持ちだしたのはクルマ(ガソリン・ディーゼル共)の排気ガス対策の原点が此処にあると思ったからです。
実現不可能と思われたマスキー法、この為に技術者はシリンダー内の燃焼そのものを研究することから始めねばいけませんでした。その過程でどれだけの犠牲者が出たか・・・
そんな中でやっと見つけたのが本文にも書きましたウィンドウと三元触媒。それが今日に生きています。
まあそんな私の思い出話も含めてみてください。

それから大変面白い情報有難うございます。実は添付されていたグラフを探していたのですが、見つからなかったので不満足なエントリーになってしまいました。
NOx対策で尿素水を使うのは恐らく日本車は急場しのぎ位で将来は採用しないでしょう。最大の理由は低温対策です。
日本は昔八甲田山遭難事故を起しました。それ以来特に軍部、自衛隊は低温対策に非常に気を使っています。この伝統は民間の自動車会社でも脈々と生きています。
日本の自動車メーカーは北海道に低温試験コースを持っています。(全カーメーカー、大手部品メーカーもです)
この低温試験はヨーロッパは寒い国なのですがあまり超低温にはならない。だから北海道で行っている訳です。
(WW2でドイツがソ連の冬将軍に負けたのは偶然ではない)

ご指摘のようにガソリンエンジンがアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)で圧縮比をどんどん上げ、スカイアクティブがどんどん圧縮比を下げる。もうガソリンエンジンとディーゼルエンジンの境界も分からなくなりそうですね。
  1. 2015-09-28 08:53
  2. URL
  3. 短足おじさん二世 #-
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半年ぐらい経てばVWの対処の仕方も分かる?

おはようございます。

所で、私はVWの首脳は今回の事態を早く収めたいと同時にディーゼルエンジンに替わるエコカーの新機関システムを考えている事でしょうね?その考えの行き着く先のひとつが日本のトヨタ自動車グループとの提携関係の構築で水素燃料電池車やハイブリット車へ大きな舵を切る選択があると思います。(あくまでシロウトの推測です)

でも日本のスズキ自動車への乗っ取りに等しいやり方を見れば、とても組める相手とは思えませんね。まるで、韓国の企業と同じ腐った性格の会社です。三菱自動車と現代財閥が合弁会社を組めば、三菱を追い出し、本田技研と大林工業が合弁会社を組めば「もう教わる事もありませんので、株式を売って韓国から出て行って下さい」とか言われて故本田宗一郎氏が激怒した逸話も残っていますね。

たぶん、推測ですけど、メルケル首相が救済に乗り出すしか打開策は無いと個人的には思いますけど。その場合もトヨタあたりと資本提携するから援助してとメルケルが頭下げる?まあ、半年ぐらい経てばドイツ国の方針が見えてくるでしょう。VWグループは世界で60万人雇用してドイツ国内で27万人雇用してる基幹産業です。日本の悪口を外国に告げ口してたメルケル首相も頭ぐらい下げるでしょう。(朴クネさんは無理みたいですけど)
  1. 2015-09-28 10:08
  2. URL
  3. 匿名希望のコロ4号 #-
  4. 編集

Re: 半年ぐらい経てばVWの対処の仕方も分かる?

> おはようございます。
>
> 所で、私はVWの首脳は今回の事態を早く収めたいと同時にディーゼルエンジンに替わるエコカーの新機関システムを考えている事でしょうね?その考えの行き着く先のひとつが日本のトヨタ自動車グループとの提携関係の構築で水素燃料電池車やハイブリット車へ大きな舵を切る選択があると思います。(あくまでシロウトの推測です)
>
> でも日本のスズキ自動車への乗っ取りに等しいやり方を見れば、とても組める相手とは思えませんね。まるで、韓国の企業と同じ腐った性格の会社です。三菱自動車と現代財閥が合弁会社を組めば、三菱を追い出し、本田技研と大林工業が合弁会社を組めば「もう教わる事もありませんので、株式を売って韓国から出て行って下さい」とか言われて故本田宗一郎氏が激怒した逸話も残っていますね。
>
> たぶん、推測ですけど、メルケル首相が救済に乗り出すしか打開策は無いと個人的には思いますけど。その場合もトヨタあたりと資本提携するから援助してとメルケルが頭下げる?まあ、半年ぐらい経てばドイツ国の方針が見えてくるでしょう。VWグループは世界で60万人雇用してドイツ国内で27万人雇用してる基幹産業です。日本の悪口を外国に告げ口してたメルケル首相も頭ぐらい下げるでしょう。(朴クネさんは無理みたいですけど)


そうですね。VWの膿が出てくるのには相当かかる、半年では足りないかもしれません。
そしてスズキがVWと手を切ったのは実に素晴らしいタイミングだったような気がします。

所でこれは私の全くの推定、いや妄想なのですが・・・
もしかすると今年3月のメルケルさん来日はこの件があったのかもしれません。
あんな突然の来日、何か切羽詰まった事情が無ければ可笑しいからです。
実は今年の4月にVWは社内の権力闘争があり、ピエヒ前監査役会長が辞任しました。しかし何が原因で揉めたのかサッパリ分かりませんでした。ピエヒ前会長はポルシェ博士の孫、生粋の自動車人でして、ドイツの自動車界では神様みたいな存在。
そしてこの人に睨まれて無事だった人はいないそうです。
その人を追い出したのが今回自認したCEOでした。

この時点で恐らくVW技術陣のトップの間ではこの問題をどう収拾するか激論が戦わされていた筈。
そう考えるとメルケルさんが安倍さんに何か内緒で頼みに来たのかもしれません。それをカモフラージュする為アカヒ新聞で講演したとしたら・・・、メルケルさんも相当強かなタヌキ婆さんかもしれません。
  1. 2015-09-28 18:26
  2. URL
  3. 短足おじさん二世 #-
  4. 編集

>>でも日本のスズキ自動車への乗っ取りに等しいやり方を見れば、とても組める相手とは思えませんね。まるで、韓国の企業と同じ腐った性格の会社です。

ナチスのせいにして逃げたドイツはサヨクに支配され、ゲルマンは劣化して、シナ人になってしまいました。カネがすべてのドイツ人なんて信用できませんから、日本企業と提携なんてやめてほしいですね。ドイツブランドは堕ちました。だいたい、アジア人は欧州ブランドを有難がりすぎです。

メルケルができることはせいぜい、シナの召使として、シナに「ドイツ車買って、お安くしとくわよ」位ではないでしょうか。なんせ、難民受け入れると最初から宣言するグローバリストだから。
VWの権力闘争は報道されていましたよね。内部で今回のCHEATを巡っていろいろあったのでしょうね。そしてピエヒ派は破れた後、秘かに米国に情報を流したのかも。そして米国はタイミングをみて、そのカードを使ったのかもしれないですね。NATOで縛っているとはいえ。ドイツ(新・神聖ローマ帝国)の繁栄は米国には邪魔だったのかもしれません。欧州人は煩いからだまらせたのでしょうか。




  1. 2015-09-29 17:07
  2. URL
  3. NINJA300 #/xzFVZWc
  4. 編集

ガソリンエンジンのウインドウの話、参考になりました。
バイクでは2008年から排気規制強化でキャブからFIに変わったバイクが多いですが、FIを使ってこういうウインドウを利用していたとは知らなかった。環境のためには、キャブ車よりFI車がいいでしょうね。
ただし、途上国の若者(富裕層)に聞くと、「環境なんてしったこっちゃねー。ドイツ車が安いなら買うぜ!」って言ってました。先進国の人間とはかなりメンタリティが違っています。
  1. 2015-09-29 17:11
  2. URL
  3. NINJA300 #/xzFVZWc
  4. 編集

To:NINJA300 さん

> >>でも日本のスズキ自動車への乗っ取りに等しいやり方を見れば、とても組める相手とは思えませんね。まるで、韓国の企業と同じ腐った性格の会社です。
>
> ナチスのせいにして逃げたドイツはサヨクに支配され、ゲルマンは劣化して、シナ人になってしまいました。カネがすべてのドイツ人なんて信用できませんから、日本企業と提携なんてやめてほしいですね。ドイツブランドは堕ちました。だいたい、アジア人は欧州ブランドを有難がりすぎです。
>
> メルケルができることはせいぜい、シナの召使として、シナに「ドイツ車買って、お安くしとくわよ」位ではないでしょうか。なんせ、難民受け入れると最初から宣言するグローバリストだから。
> VWの権力闘争は報道されていましたよね。内部で今回のCHEATを巡っていろいろあったのでしょうね。そしてピエヒ派は破れた後、秘かに米国に情報を流したのかも。そして米国はタイミングをみて、そのカードを使ったのかもしれないですね。NATOで縛っているとはいえ。ドイツ(新・神聖ローマ帝国)の繁栄は米国には邪魔だったのかもしれません。欧州人は煩いからだまらせたのでしょうか。


スズキはVWの環境技術が欲しかったんですが、結局こんな事が分かるとVWがどうしてもスズキに教えなかったのも分かります。そんな技術なんかなかった、有ったのはインチキの誤魔化し。
それを見て手を切った鈴木修会長は流石でした。

VWの権力闘争ですが、私はピエヒ氏は権力闘争に負けたのではない。こんな問題はあの時点でもうわかっていたので、神様ピエヒ氏を火ダルマにする訳にはいかない、だから神棚の奥に一度隠れていただいた、そうなのかなあと思っています。
ピエヒ氏は何せドイツの自動車の世界では大神様(ポルシェ博士)の孫の神様。VWが復活する際どうしても出て来て欲しい人。
だから今は火の粉のかからぬ所にいる。こうではないかと思います。

1~2年たって膿が出きったら・・・ その時神様が神棚の奥から荒廃した地上に降臨、復活の陣頭指揮を執る。
こうではないでしょうか。
  1. 2015-09-29 19:31
  2. URL
  3. 短足おじさん二世 #-
  4. 編集

To:NINJA300 さん

> ガソリンエンジンのウインドウの話、参考になりました。
> バイクでは2008年から排気規制強化でキャブからFIに変わったバイクが多いですが、FIを使ってこういうウインドウを利用していたとは知らなかった。環境のためには、キャブ車よりFI車がいいでしょうね。
> ただし、途上国の若者(富裕層)に聞くと、「環境なんてしったこっちゃねー。ドイツ車が安いなら買うぜ!」って言ってました。先進国の人間とはかなりメンタリティが違っています。


>環境なんてしったこっちゃねー
こんなモノの考え方こそ途上国の途上国たる所ですね。
こんな話を学校の先生に反面教師的事例として子どもたちに教える、そんないいネタになりました。

例えば仁徳天皇の「民のカマド」の話とこんな事を組み合わせて、一人一人がいかに自分の目標を決めて生きるか。
そんな話のネタになりそうです。
  1. 2015-09-29 19:41
  2. URL
  3. 短足おじさん二世 #-
  4. 編集

彼は富裕層で、一般の日本人よりもずっとずっと豊かなはずなんですが、頭のなかはそういう感じです。
先日、ユーチューブでインドのカルカッタから300キロ位の街にいる日本人妻の話をみましたが、驚いたのは川がゴミだらけであること。あれは信じられない。川が天然のゴミ排出溝になっています。
みなが自分のことしか考えていないとああなるんだなあと思いました。

日本人は道路にゴムを捨てることに対して、無意識にすごく抵抗があります。なかなかできません。ゴミ箱に捨てたい。しかし、ASEAN各国にはゴミ箱がない。アジア各地のゴミ捨て場は満杯で、アグネスのビジネスでやっている通り、かわいそうな子供がゴミ拾いしている。。。。よくわからなくなった。とにかく、日本人は無意識のうちに環境コンシャスになっています。そして、これは良いことだとおもいます。ゴミだらけのインドの川をみてそう思いました。
  1. 2015-09-30 12:18
  2. URL
  3. NINJA300 #/xzFVZWc
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To:NINJA300 さん

> 彼は富裕層で、一般の日本人よりもずっとずっと豊かなはずなんですが、頭のなかはそういう感じです。
> 先日、ユーチューブでインドのカルカッタから300キロ位の街にいる日本人妻の話をみましたが、驚いたのは川がゴミだらけであること。あれは信じられない。川が天然のゴミ排出溝になっています。
> みなが自分のことしか考えていないとああなるんだなあと思いました。
>
> 日本人は道路にゴムを捨てることに対して、無意識にすごく抵抗があります。なかなかできません。ゴミ箱に捨てたい。しかし、ASEAN各国にはゴミ箱がない。アジア各地のゴミ捨て場は満杯で、アグネスのビジネスでやっている通り、かわいそうな子供がゴミ拾いしている。。。。よくわからなくなった。とにかく、日本人は無意識のうちに環境コンシャスになっています。そして、これは良いことだとおもいます。ゴミだらけのインドの川をみてそう思いました。


なるほど、あの話の背景良く分かりました。有難うございます。
ご指摘の話で矢張り一番の問題は実践することの有無、そんな気がしています。
例えばごみを捨てるなと言う教育をしても、ゴミなんかはメイドが片づけるから関係ない、こう考える人は矢張りゴミをどこにでも捨てます。
自分で何とか街をきれいにしようとゴミ片付けに汗を流した経験があるとゴミをやたらには捨てなくなります。
私がタイでやった事も正にそんな実践でした。
しかし難しいですね。
  1. 2015-09-30 17:55
  2. URL
  3. 短足おじさん二世 #-
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