コモンレール式のディーゼルエンジンでDPFや尿素式がついてない所謂クリーンディーゼル車ではない車種はありますか？

Answer 1

ハイラックスサーフやプラドの1KDは、コモンレールのディーゼルエンジンでDPFがありませんでしたよ。

なので黒煙は出ていました。

Answer 2

クリーン・ディーゼルエンジン車で排ガス後処理装置がないものはありません。

●排ガス後処理装置とは？
細かいススの除去 … DPF
NOxの還元 … (1)SCR あるいは (2)LNT あるいは (3)その両方 あるいは (4)燃焼方式 で対応

●クリーン・ディーゼルエンジンとは？
平成20年に発行された「クリーンディーゼル普及推進方策」（経産省など）によると，下記の通りです。

ポスト新長期規制対応（2009年から）
Euro6

●具体的な規制値とは？
ポスト新長期，Euro6とも以下の数値です。

PM（粒子状物質：細かいスス） ： 0.005g/km
NOx（窒素酸化物）： 0.08g/km

ただし走行条件は日本はJC08，欧州はNEDCですから，平均速度が高く加速が強い欧州の方が厳しいといえます。

●どうして有害成分が出るのか？排ガス後処理装置が必要なのか？
排ガス中の有害成分発生条件は，Φ-Tマップ（先日，なくなられた神本先生の業績のひとつ）でわかります。例えば，日大の秋濱先生の論文（下記URL）の図2をご覧ください。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcombsj/56/178/56_291/_pdf/-char/ja

これからNOxは，当量比が2以下（1が理論空燃比。1より大きいと，燃料が濃い），燃焼温度は2000K（ケルビン）以上で発生することがわかります。この当量比のことを「Φ」であらわし，温度を「T」であらわすことから，「Φ-Tマップ（ファイティーマップ）」と呼ばれます。

このSOOT（細かいスス）やNOxが発生しない領域で燃焼させれば良いわけです。しかしディーゼルエンジンは，燃料を燃焼室（筒内）に噴射すると，一般的に，噴射した燃料粒子から燃焼開始し，そこが高温になるため，NOxを生じます。また燃焼したところでは，酸素が不足するので，SOOTを生じます。

これをよりクリーンな燃焼にするには，NOxを生じない低温かつ燃焼部での酸素を十分に保持できれば良いわけです。

●どうして排ガス後処理装置が必要なのか？
上記のようなクリーンな燃焼がむずかしいため，排ガスの有害成分を処理する後処理装置が必要になります。

まず，燃焼をよりクリーンにおこなうため，燃料粒径を小さくして，酸素と燃料の接触確率を上げる必要があります。これがコモンレール式という高圧の燃料噴射システムです。燃料を筒内に分割して噴射できるので，燃焼状態を改善する手法です。ただしこれだけでは，規制値に合致する排ガスになりません。このため次の装置を使います。

・細かいスス
細かいススは，DPFというフィルタで漉し取ります。しかしススがたまってくると，DPF自体が詰まってしまうので，時々，再生運転をさせます。これを「連続再生DPFシステム」といいます。

・NOx（窒素酸化物）
NOxを還元（酸素を切り離す）できれば，N2（窒素）に戻ります。しかしこれがむずかしいのです。このため，主に２つの手法が使われます。
ひとつは，SCRといわれる尿素水（AdBlueという商標です）を排ガスに噴射して，その時できるアンモニアを使って，NOxを還元させます。これはAdBlueの噴射装置やタンクなどが必要になり，コストが高いのが難点です。
もうひとつは，LNT（リーンNOxトラップ）という触媒です。触媒表面でNOxを吸着させます。次に少し燃料を濃くし，その時，発生するH2やCOで吸着したNOxを触媒から切り離して還元します。SCRより安いシステムですが，NOx還元率が低いのと燃費（燃料を少し多めに噴くときがあるので）が5%くらい悪化するのが欠点です。

一般に商用車（トラックやバス）では，SCRが一般的に使われます。乗用車では，最初，SCRを使っていましたが，コストが高いので，LNTが増えてきました。しかしVWによるディフィートプログラム問題がおき，またSCRに戻ってきています。またSCRとLNTの両方を使うものも増えてきました。

●どうしてマツダは，NOx後処理装置を使わないのか？
マツダのSKYACTIV-Dエンジンは，Φ-Tマップのクリーン領域を狙った燃焼方式です。スス発生を減らすため，低回転でターボチャージャが働きにくいところでは，低回転域で過給できるターボチャージャシステムを採用しています（これで酸素不足を解消）。さらに圧縮比を下げ，燃料を筒内に噴射しても，すぐに燃焼が始まらないようにしました（着火温度・圧力に到達していないため）。筒内に噴射して，着火するまで，燃料粒は空気と混合できる時間がありますので，燃料粒の周囲に酸素が豊富にあり，燃料粒径も小さくなっていますので，燃焼時，高温になりにくいという特徴があります。これによりNOx発生量を低減できます。このためマツダのディーゼルエンジンでは，NOx後処理装置が不要です。

●NOx低減には，EGRクーラも使われています
EGRクーラは，排ガスの一部を筒内に戻すことを意味しています。Exhaust Gas Recirculationの略です。さて燃焼する前は，「燃料＋空気（酸素と窒素）」ですが，燃焼後は，「CO2＋水分＋窒素」になります。酸素分子，窒素分子は2原子分子です。一方，燃焼後にできたCO2や水分は3原子分子です。一般に2原子分子より3原子分子の方は，大きな比熱になります。つまり同じ熱量があるとき，温度が上がりにくくなります。EGRで排ガスを筒内に戻すことで，燃焼温度を下げ，NOx発生量を減らせます。ただ高温の排ガスのまま，筒内に戻すと燃焼温度があまり下がらないので，エンジン冷却水で排ガスを冷やし，それから筒内に導きます。このEGRを冷やす熱交換器をEGRクーラといい，ほとんどのディーゼルエンジンで使われています。

●後処理装置がないクリーン・ディーゼルエンジンが作れるか？
結論から言えば，非常にむずかしいといえます。燃料粒径をさらに小さくできる，より高圧のコモンレール方式。その燃料粒と空気をより均一に混合する擬似的な予混合時間の設定。これらがウマクできれば，良いのですが，現実はむずかしいのです。例えばより高圧のコモンレールでは，高圧ポンプ動力が増えます。予混合時間を稼ごうとすると，より圧縮比を下げる必要があり，低外気温時，着火可能温度になりません。また圧縮比が下がりすぎると，理論効率が低下します。

簡単ですが，ご参考になれば幸いです。

Answer 3

エクストレイルはどうでしょうか！？