ディーゼルエンジンの汚染に対抗する武器、粒子状物質フィルター

現在では、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンよりも汚染物質を多く排出することはよく知られています。少なくとも、人体に影響を与える有害ガスや粒子状物質に関しては、深刻な健康被害を引き起こす可能性があります。しかし、ディーゼルエンジンの排出量が多いからといって、ディーゼル車がすべて汚染的であるとは限りません。ディーゼル車に搭載されている技術により、これらの有害物質の大半は大気中に放出されず、ディーゼルエンジン特有の作動方式によって生じる問題もある程度緩和されています。

現在のディーゼル車に搭載されているシステムの一つに、AdBlueを用いた触媒があります。これは、NOxを呼吸器系に害の少ない物質へと変換する液体です。しかし、粒子状物質の問題は残ります。これは、軽油の燃焼効率が低いことによって生じるものです。軽油はガソリンよりも精製度が低く、ディーゼルエンジンの構造上、ガソリンのように完全燃焼しません。これらの粒子を捕集して除去するために、粒子状物質フィルターが用いられています。

フィルターは粒子状物質に対する障壁となる

FAP（粒子状物質フィルター）として知られるこの装置は、エンジンの排気系に設置されたトラップで、燃焼後に残る固体の粒子を捕集します。これらの粒子は徐々に蓄積され、車両の制御ユニットが除去のタイミングだと判断すると、粒子を燃焼させて除去します。この工程は「再生」と呼ばれ、フィルターの温度が摂氏500度から750度の間に達すると行われ、すべての粒子が燃焼して除去されます。

センサーが吸気側と排気側の圧力差を測定しており、その差が一定以上になると、粒子を燃やしてフィルターを清浄化する再生プロセスが作動します。適切な温度を得るため、車両はエンジンへの燃料噴射量をわずかに増やします。これにより、この工程中にわずかな燃費の悪化が生じます。再生は約15〜20分かかり、通常は一般道や高速道路の走行中に行われます。エンジンがこの作業に適した温度に達するためです。粒子状物質フィルターの再生は約500〜800キロメートルごとに行われますが、これはあくまで目安であり、フィルターに捕集された粒子の量によって異なります。

粒子状物質フィルターの種類

粒子状物質フィルターには2つの種類があり、添加剤を使用するものと、添加剤を必要としないものがあります。前者では、再生時の温度を下げるために添加剤が必要です。なお、この添加剤はAdBlueとは別物なので混同しないよう注意が必要です。再生温度は摂氏550度から600度まで下がります。後者はエンジンの近くに設置され、エンジンブロックの熱を利用して温度を上げ、その熱が排気系から失われるのを防ぎます。この方式では再生温度は摂氏650度から750度に達します。

粒子状物質フィルターは、2011年以降、Euro5規制の施行に伴い義務化されました。現在ではすべてのディーゼル車がこのフィルターを装備しており、ディーゼルエンジンによる排出ガスは大幅に削減され、その影響も小さくなっています。このフィルターの平均寿命は8万キロメートルから12万キロメートル、すなわち約8年程度ですが、運転の仕方や発生する固形物の量によって大きく異なります。

粒子状物質フィルターは、固形物をすべて燃焼させるわけではなく、一部の粒子はフィルターに蓄積し、完全に目詰まりさせてしまいます。その結果、エンジンが最適に作動しなくなり、最終的には出力が低下するため、交換が必要になります。しかし、このフィルターの存在は、都市部におけるディーゼル車の排出ガス規制への適合性を維持するために不可欠です。

粒子状物質フィルターはガソリンエンジンにも

今年から、排出ガス規制の新たな局面を迎えます。Euro 6c規制が施行され、ディーゼル車とガソリン車の粒子状物質の排出規制が同等になります。実際、ガソリンエンジンからの粒子状物質の排出量が多いことが確認されており、欧州当局がガソリン車に目を向けるのは時間の問題でした。そのため、この燃料を使用する車両もガソリン車用の粒子状物質フィルターを搭載する必要が出てきます。

最新のガソリンエンジンは燃費が向上していますが、その一方で、ガソリンの燃焼効率が数年前のエンジンに比べて低下しています。これは特に筒内直接噴射方式のエンジンで顕著であり、燃焼効率が低下するため、これらの粒子がより多く発生します。粒子状物質フィルターはこの状況を改善し、ディーゼル車と同様に大気中への排出を防ぎます。

これは私たちにとっても利点となります。今後登場する車は、健康への影響がはるかに少なくなるからです。この種の有害な排出物は、着実に制御されつつあります。排出ガス対策におけるこの進展は、自動車産業に大きな変化をもたらすとともに、特に都市で私たちが吸う空気を大きく変えるでしょう。これは、電気自動車の普及に先立つ決定的な解決策となるのでしょうか？