第7章 結論
7 . 2 . 2 合 流 分 割 型 H P - E G R
気 筒 間 E G R ガ ス の バ ラ ツ キ を 実 験 と シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 用 い て 明 ら か に し ， こ の 問 題 を 解 決 す る た め 合 流 分 割 型 H P - E G R 経 路 を 搭 載 す る 機 関 を 提 案 し た ．
H P - E G R 経 路 変 更 の 結 果 ， 気 筒 間 に お け る E G R ガ ス の バ ラ ツ キ が 減 少 し 機 関 速 度 1 2 0 0 r p m 8 0 % 負 荷 （ B M E P 1 . 6 6 M P a） の 定 常 状 態 に お い て N O x = 1 . 5 g / k W h レ ベ ル に お け る S m o k e を 7 5 %低 減 す る 効 果 を 得 た ． ま た ， 機 関 速 度 1 2 0 0 r p m 一 定 に お い て 負 荷 を 0 %か ら 8 0 %へ 変 化 さ せ る ス テ ッ プ 応 答 評 価 の 結 果 ，I n t a k e C O2 濃 度 の 収 束 時 間 を 2 0 %短 縮 さ せ S m o k e 排 出 を 7 3 %低 減 す る こ と が 可 能 で あ り ， 合 流 分 割 型 H P - E G R は 定 常 お よ び 過 渡 状 態 に お い て さ ら な る 多 量 E G R 化 に 対 し て 有 効 で あ る こ と を 明 ら か に し た ．
7 . 2 . 3 高 速 応 答 の 過 給 シ ス テ ム
ベ ー ス 機 関 に お い て 製 作 し た 高 過 給 を 可 能 と す る 過 給 機 は 運 転 領 域 全 域 に お い て 多 量 E G R と 高 過 給 の 両 立 が 可 能 で あ っ た ． さ ら な る 過 渡 応 答 性 能 の 向 上 に 向 け て 高 速 応 答 性 の 課 題 を 調 べ ， 課 題 解 決 の た め の 高 圧 力 比 の 過 給 機 と そ れ を 駆 動 す る 排 気 タ ー ビ ン 性 能 を 踏 襲 し た 高 速 応 答 の V G T を 提 案 し た ．
コ ン プ レ ッ サ 翼 お よ び タ ー ビ ン 翼 を 小 型 化 す る こ と で イ ナ ー シ ャ 低 減 お よ び コ ン プ レ ッ サ マ ッ プ の 小 流 量 化 に よ る 低 速 域 で の 応 答 性 を 向 上 さ せ た ． こ の 結 果 ， 機 関 速 度 1 0 0 0 r p m 一 定 に お い て 負 荷 を 2 0 %か ら 8 0 %へ 変 化 さ せ る ス テ ッ プ 応 答 評 価 の E G R な し の 条 件 に お い て ， 機 関 の ト ル ク 上 昇 時 間 を 5 0 %短 縮 さ せ O p a c i t y 濃 度 も 抑 制 す る 効 果 が 得 ら れ ， 上 記 改 良 を 施 し た 改 良 型 過 給 機 は 過 渡 応 答 性 能 の 向 上 に 効 果 的 で あ る こ と を 明 ら か に し た ．
7 . 2 . 4 広 域 多 量 E G R と 機 関 の 最 適 化
広 域 多 量 E G R を 可 能 と す る 手 法 を 種 々 に 検 討 お よ び 評 価 し ， 二 重 E G R シ ス テ ム を は じ め と し た 効 果 の 高 い 機 構 を 採 用 す る に 至 っ た ． こ れ ら の 効 果 を 運 転 領 域 全 域 に 渡 っ て 適 合 し ， 各 種 機 器 の 組 み 合 わ せ や 実 車 両 の 走 行 状 態 を 考 慮 し て 最 適 化 し た 結 果 ， 機 関 単 体 の 排 出 ガ ス 目 標 で あ る N O x = 1 . 0 g / k W h お よ び P M = 0 . 0 1 g / k W h を 満 足 す る こ と が 可 能 で あ り ， 運 転 領 域 全 域 に お い て E G R 率 を お よ そ 1 2 %か ら 5 6 %の 範 囲 で E G R を 導 入 し た 広 域 多 量 E G R の コ ン セ プ ト の 有 用 性 を 証 明 す る こ と が で き た ．E G R 比 率 は 最 終 的 な 最 適 化 に お い て H P I = 5 0 %と す る こ と が 広 域 多 量 E G R の 効 果 を 高 め る 効 果 が あ っ た ．
ま た ，N O x お よ び P M 低 減 に 対 す る 多 量 E G R と 高 過 給 の 度 合 い を 吸 気 酸 素 濃 度 お よ び 空 気 過 剰 率 を 用 い て 示 し ， 低 吸 気 酸 素 濃 度 化 に よ る 低 温 燃 焼 と 高 空 気 過 剰 率 化 に よ る 希 薄 燃 焼 が N O x と P M の 抑 制 に 効 果 的 で あ る こ と を 改 め て 示 す こ と が で き た ．
第7章 結論
7 . 2 . 5 後 処 理 装 置
機 関 単 体 で 高 い 効 果 が 得 ら れ た 最 適 化 条 件 に 後 処 理 装 置 と し て N O x 浄 化 に L N T を 採 用 し P M の 浄 化 に D P F を 採 用 し こ れ ら を 搭 載 し た 開 発 研 究 機 関 を 提 案 し た ．
後 処 理 装 置 と し て 採 用 し た D P F お よ び L N T と D O C の 効 果 に よ り ，N O x お よ び P M の 値 を 後 処 理 込 み の 排 出 ガ ス 目 標 値 で あ る N O x = 0 . 2 g / k W h お よ び P M = 0 . 0 1 g / k W h の 範 囲 に 収 め る こ と が 可 能 で あ っ た ． 後 処 理 装 置 を 含 め た 機 関 全 体 の 総 合 性 能 の 確 認 の 結 果 ， 広 域 多 量 E G R の コ ン セ プ ト が 有 害 排 出 物 の 抑 制 に 有 用 で あ る こ と を 明 ら か に し た ．
7 . 3 結 言
大 型 自 動 車 用 デ ィ ー ゼ ル 機 関 か ら 排 出 さ れ る 有 害 排 出 物 の 低 減 を 実 現 す る た め ， 広 域 多 量 E G R シ ス テ ム を 提 案 し た ．
本 開 発 研 究 で 提 案 し た 広 域 多 量 E G R シ ス テ ム は ， 高 温 の デ ィ ー ゼ ル 燃 焼 場 で 生 成 さ れ る N O x を 低 減 す る た め の E G R 低 温 燃 焼 を 基 本 と し ， そ の 効 果 を 広 い 運 転 領 域 で 実 現 さ せ る も の で あ る ． こ の 広 域 多 量 E G R を 実 現 さ せ る た め ，E G R シ ス テ ム と こ れ を 補 助 お よ び 性 能 を 高 め る 高 圧 力 比 の 過 給 機 と 組 み 合 わ せ て N O x と P M の 同 時 低 減 を 行 っ た ．
上 記 目 的 を 達 成 さ せ る た め ， ま ず 既 存 機 関 の 多 量 E G R シ ス テ ム の 問 題 点 が そ の 過 渡 応 答 に あ る こ と を 明 ら か に し た ． 続 い て 具 体 的 な 解 決 方 法 を 明 ら か に し て 種 々 の 技 術 要 素 を 検 討 し た 上 で 有 用 な 技 術 要 素 を 取 り 入 れ 開 発 研 究 用 機 関 を 構 築 し た ． 最 後 に こ の 開 発 研 究 用 機 関 の 性 能 を 調 べ 有 害 排 出 物 の 排 出 レ ベ ル が 低 レ ベ ル で あ る こ と を 確 認 し ， 本 研 究 の 目 的 に 対 し て 広 域 多 量 E G R の コ ン セ プ ト が 有 用 で あ る こ と を 証 明 し た ．
7 . 4 将 来 展 望
本 研 究 は 2 0 0 2 年 に 開 始 し ， 当 時 の 次 々 期 排 出 ガ ス 規 制 で あ る 新 長 期 規 制
（2 0 0 5 年 か ら 開 始 ） 値 の N O x を 1 / 1 0，P M を 1 / 3 と す る 目 標 を 掲 げ て 開 発 研 究 を 開 始 し た ． こ の 排 出 ガ ス 目 標 値 は 本 論 文 執 筆 時 の 2 0 1 2 年 に お け る ポ ス ト 新 長 期 規 制 （2 0 0 9 年 か ら 開 始 ） に 対 す る 挑 戦 目 標 値 （N O x = 0 . 2 3 g / k W h， P M = 0 . 0 1 g / k W h） を も 満 足 さ せ る 値 で あ る こ と か ら ， 開 発 研 究 に 用 い た 広 域 多 量 E G R の コ ン セ プ ト は 2 0 1 2 年 現 在 以 降 に お い て も 有 効 な 手 段 で あ る と 考 え る ．
ま た ，2 0 1 2 年 現 在 大 型 車 両 に お い て 多 く 採 用 さ れ て い る S C R を 用 い た 場 合 ， 市 場 投 入 さ れ て い る 完 成 度 か ら 今 回 用 い た L N T シ ス テ ム よ り も 簡 易 に
第7章 結論
N O x を 浄 化 さ せ ら れ る 可 能 性 が あ り ， 本 開 発 研 究 に 用 い た 広 域 多 量 E G R シ ス テ ム と S C R を 組 み 合 わ せ た シ ス テ ム が 市 場 で 使 用 さ れ る こ と が 期 待 さ れ る ．
さ ら に ， 本 研 究 で は ハ ー ド ウ ェ ア に よ る 物 理 的 な 現 象 に 着 目 し た 開 発 研 究 を 行 い ， 各 種 機 器 に 過 渡 制 御 を 適 用 す る こ と な く 従 来 の M a p 制 御 （ オ ー プ ン ル ー プ 制 御 ） の 最 適 化 に よ り 目 標 を 達 成 し た ． し た が っ て ， 本 開 発 研 究 に よ り 得 ら れ た 広 域 多 量 E G R シ ス テ ム に フ ィ ー ド バ ッ ク 制 御 や モ デ ル ベ ー ス 制 御 な ど を 組 み 込 み こ れ ら の ソ フ ト ウ ェ ア を 最 適 化 す る こ と に よ っ て ， 将 来 的 に さ ら な る 有 害 排 出 物 の 低 減 や 燃 料 消 費 率 の 低 減 効 果 が 期 待 さ れ る ．
謝辞
謝 辞
本 論 文 は 私 が （ 株 ） 新 エ ィ シ ー イ ー に 所 属 し て い た 時 の 研 究 内 容 を ま と め た も の で あ り ，2 0 0 2 年 か ら 2 0 1 0 年 頃 の 内 容 を 主 と し た も の で あ り ま す ．
本 論 文 を 作 成 す る に あ た っ て ， 休 日 な ど に も 熱 心 な ご 指 導 を い た だ い た 新 井 雅 隆 教 授 に 大 変 感 謝 申 し 上 げ ま す ． ま た ， 本 論 文 を ま と め る に あ た り さ ま ざ ま な ご 指 導 お よ び 助 言 を 頂 き ま し た 志 賀 聖 一 教 授 ， 天 谷 賢 児 教 授 ， 石 間 経 章 教 授 ， 古 畑 朋 彦 准 教 授 に 感 謝 の 意 を 表 し ま す ．
さ ら に ， 本 論 文 を 作 成 す る に あ た り デ ー タ の 利 用 を 許 可 い た だ き ， 自 動 車 技 術 会 へ の 論 文 投 稿 や 米 国 S A E へ の 論 文 投 稿 の 際 に も 様 々 に 御 指 導 ご 助 言 下 さ っ た ㈱ 新 エ ィ シ ー イ ー 青 柳 友 三 様 （ 取 締 役 社 長 ） ， 色 々 と ご 助 言 頂 い た ㈱ 新 エ ィ シ ー イ ー 内 田 登 様 （ 研 究 部 長 ） に 大 変 感 謝 申 し 上 げ ま す ． ま た ， 試 験 デ ー タ を 取 得 す る に あ た っ て 実 験 の 実 務 を 行 っ て い た だ い た ， （ 株 ） 新 エ ィ シ ー イ ー 松 本 様 （ 当 時 日 産 デ ィ ー ゼ ル よ り 出 向 ） ， 小 口 様 （ 当 時 日 野 自 動 車 よ り 出 向 ） ， 中 川 様 （ 当 時 日 野 自 動 車 よ り 出 向 ） ， 中 迫 様 （ 当 時 日 産 デ ィ ー ゼ ル か ら 出 向 ） ， 岩 瀬 様 （ 当 時 U D ト ラ ッ ク ス か ら 出 向 ） ， 井 出 様 （ 日 野 自 動 車 か ら 出 向 ） ， 亀 井 様
（U D ト ラ ッ ク ス か ら 出 向 ） の 皆 様 に 感 謝 申 し 上 げ ま す ． さ ら に ， 研 究 を 進 め る に あ た っ て 技 術 的 な 協 力 を い た だ い た ， 兵 頭 様 （ 当 時 日 野 自 動 車 か ら 出 向 ） ， 三 沢 様 （ 当 時 日 産 デ ィ ー ゼ ル よ り 出 向 ） ， 広 沢 様 （ 当 時 い す ゞ 自 動 車 か ら 出 向 ） ， 足 立 様 （ 当 時 U D ト ラ ッ ク ス よ り 出 向 ） ， 村 山 様 （ 新 エ ィ シ ー イ ー ） や ， 長 田 様 （ 日 野 ヒ ュ ー テ ッ ク よ り 出 向 ） ， 島 田 様 （ 日 野 ヒ ュ ー テ ッ ク よ り 出 向 ） ， 橋 本 様 （ い す ゞ 中 央 研 究 所 よ り 出 向 ） ， 福 長 様 （U D ト ラ ッ ク ス か ら 出 向 ） の 皆 様 に も 大 変 感 謝 申 し 上 げ る と と も に ， 大 型 デ ィ ー ゼ ル メ ー カ ー か ら 人 材 が 集 ま っ て 研 究 を 行 う 大 変 貴 重 な 環 境 に お い て 研 究 を 行 わ せ て 頂 い た こ と に 感 謝 申 し 上 げ ま す ． こ の ほ か ， 研 究 を 進 め る に あ た っ て 用 い た 各 種 機 器 の 試 作 開 発 に ご 協 力 い た だ い た 各 方 面 の 企 業 の 皆 様 に 感 謝 の 意 を 表 し ま す ．
最 後 に ， 本 論 文 を ま と め る に あ た っ て 身 の 周 り の 環 境 を 整 え 応 援 し て く れ た 妻 に 感 謝 致 し ま す ．
2 0 1 2 年 8 月 小 林 雅 行
参考文献
参 考 文 献
[ 1 ] 日 本 自 動 車 工 業 会. 四 輪 車 新 車 販 売 台 数.日 本 自 動 車 工 業 会 ホ ー ム ペ ー ジ.
h t t p : / / w w w. j a m a . o r. j p / i n d u s t r y / f o u r _ w h e e l e d / f o u r _ w h e e l e d _ 2 t 1 . h t m l . （ 参 照 2 0 11 - 1 0 - 3 0）.
[ 2 ] 石 油 連 盟. 今 日 の 石 油 産 業. 統 計 情 報. 2 0 11 , p . 7 - 8 .
h t t p : / / w w w. p a j . g r. j p / s t a t i s / d a t a / d a t a / 2 0 1 2 _ d a t a . p d f .
（ 参 照 2 0 11 - 1 0 - 3 0）.
[ 3 ] 経 済 産 業 省 資 源 エ ネ ル ギ ー 庁. 第 2 部 エ ネ ル ギ ー 動 向① . 平 成 2 2 年 度 エ ネ ル ギ ー に 関 す る 年 次 報 告 （ エ ネ ル ギ ー 白 書 ）. 2 0 11 , p . 8 3 . h t t p : / / w w w. e n e c h o . m e t i . g o . j p / t o p i c s / h a k u s h o / 2 0 11 / i n d e x . h t m . （ 参 照 2 0 11 - 1 0 - 3 0）.
[ 4 ] 経 済 産 業 省 資 源 エ ネ ル ギ ー 庁. 第 2 部 エ ネ ル ギ ー 動 向① . 平 成 2 2 年 度 エ ネ ル ギ ー に 関 す る 年 次 報 告 （ エ ネ ル ギ ー 白 書 ）. 2 0 11 , p . 8 0 . h t t p : / / w w w. e n e c h o . m e t i . g o . j p / t o p i c s / h a k u s h o / 2 0 11 / i n d e x . h t m . （ 参 照 2 0 11 - 1 0 - 3 0）.
[ 5 ] 国 土 交 通 省. 交 通 関 係 の エ ネ ル ギ ー 情 勢. 交 通 関 連 統 計 資 料 集, p . 1 . h t t p : / / w w w . m l i t . g o . j p / s t a t i s t i c s / k o t s u s i r y o . h t m l .
（ 参 照 2 0 11 - 1 0 - 2 3）.
[ 6 ] 環 境 再 生 保 全 機 構. 日 本 の 大 気 汚 染 の 歴 史.
h t t p : / / w w w. e r c a . g o . j p / t a i k i / h i s t o r y / i n d e x . h t m l .
（ 参 照 2 0 1 2 - 2 - 2 9）.
[ 7 ] 環 境 再 生 保 全 機 構. 5 章 ， 大 気 汚 染 へ の 生 態 系 へ の 影 響, p . 1 . h t t p : / / w w w. e r c a . g o . j p / t a i k i / s i r y o u / p d f / W _ D _ 0 0 5 . p d f .
（ 参 照 2 0 1 2 - 2 - 2 9）.
[ 8 ] 環 境 省. 第 2 章 大 気 環 境 ， 水 環 境 ， 土 壌 環 境 等 の 保 全. 環 境 ・ 循 環 型 社 会 ・ 生 物 多 様 性 白 書. 平 成 2 3 年 度 版 白 書. 2 0 11 , p . 1 7 3 - 1 7 5 . h t t p : / / w w w. e n v. g o . j p / p o l i c y / h a k u s y o / h 2 3 / p d f / 2 - 2 . p d f .
（ 参 照 2 0 1 2 - 3 - 1）.
[ 9 ] 鈴 木 忠 男. デ ィ ー ゼ ル 排 気 粒 子 の 生 体 影 響. 日 本 エ ア ロ ゾ ル 学 会 誌. 2 0 0 1 , v o l . 1 6 , n o . 3 , p . 1 8 0 - 1 8 4 .
[ 1 0 ] 岩 井 和 郎 ほ か. デ ィ ー ゼ ル 排 出 粒 子 成 分 の 人 肺 癌 リ ス ク 試 験:Ⅰ 動 物 実 験 か ら の 計 算 値. 日 本 エ ア ロ ゾ ル 学 会 誌. 1 9 9 2 , v o l . 2 7 , n o . 6 , p 2 8 9 - 2 9 5 .
[ 11 ] 鈴 木 明. 大 気 中 超 微 小 粒 子 （ ナ ノ 粒 子 ） と 心 疾 患. 国 立 環 境 研 究 所 ホ ー ム ペ ー ジ. h t t p : / / w w w. n i e s . g o . j p / k a n k o / n e w s / 2 7 / 2 7 1 / 2 7 1 -0 4 . h t m l . （ 参 照 2 0 1 2 - 3 - 4）.