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 なぜVWのエンジンはNOxを減らすための装置で重装備になっているのか。それはディーゼルエンジンでNOxを減らすのが難しいからだ。軽油を完全燃焼させるためには過剰な空気が存在する必要がある。このためディーゼルエンジンの排ガス中には多量の酸素が含まれている。排ガス中のNOxを減らすためには、NOxのNとOを引き離してそれぞれを無害なN2とO2にする必要がある。酸素を奪い取る反応は還元反応と呼ばれるので、NOxからOを引き離すこの反応も還元反応だ。

 しかし、周囲に酸素がたくさんある状況でNOxからOを奪う反応を進めるのは、例えて言えば水に浸したままでタオルを乾かそうとするようなものだ。ここにNOx対策の難しさがある。そこで最近のディーゼルエンジンは2段階でNOxを減らしていた。まずEGRによって吸気に排ガスの一部を戻し、燃焼温度を下げることで、燃焼室内で発生するNOxそのものを減らす。そしてSCRは、それでも発生してしまったディーゼルエンジンの排ガス中のNOx(窒素酸化物)を選択的に取り除く触媒である。順に説明していこう。

EGRを2系統装備

 新型エンジンで特徴的なのが高圧、低圧の2系統を備えたEGRだ。従来のディーゼルエンジンでは高圧EGRだけを採用する場合が多かった。高圧EGRというのはエンジンから出たばかりの高温・高圧の排ガスを吸気と混ぜて燃焼室に送り込むものだ。始動直後のエンジンは冷えているため燃焼温度が上がらず、触媒も活性化していないためCO(一酸化炭素)やHC(炭化水素)の排出が多くなる。高圧EGRは高温・高圧の排ガスを燃焼室に戻すため、燃焼温度が上昇し、始動直後のCOやHCの排出を削減する効果がある。

 しかし高圧EGRは、エンジンのすぐ後で排ガスを吸気側に戻すため、排気管に搭載されたターボチャージャを通る排ガスが減り、ターボによる過給圧が下がってしまい、エンジンに送り込む空気の量が減ってしまう。このため出力の確保に不利だ。これに対して低圧EGRは、ターボチャージャを通ったあとの排ガスを吸気に戻すもの。ターボチャージャを通る排ガスを減らさずに済むので、過給圧が下がってしまう問題が生じない。2系統のEGRを搭載することで、始動直後は高圧EGRでCO、HCの低減を図り、触媒活性後は低圧EGRに切り替えて、出力の確保を図るという使い分けが可能になった。

 一方の尿素SCR装置は、尿素水(“尿”という語感が悪いためか、業界ではアドブルーという統一の呼び方がある)を排ガス中に噴射して排ガス中のNOxを選択的に除去するというものだ。尿素水は高温の排ガス中に噴射されるとアンモニアに変化する。このアンモニアが、酸素が大量に存在する中でも選択的にNOxをN2とH2O(水)に分解する。このNOx除去の原理は、すでに化学工業プラントでは使われていたが、ディーゼル排ガスの浄化への応用は、日産ディーゼル工業(当時)が2004年に世界で初めて成功したものだ。化学プラントをクルマに搭載するようなものなので、当時は装置が大がかりになり、大型トラックにしか採用できないと見られていたが、技術の進展によって、コンパクトなミニバンやSUVにも搭載することができるようになり、ディーゼル乗用車でも採用が拡大しつつある。排ガスを浄化するための尿素水を補給する必要はあるが、約1万5000km走行毎が補給の目安で、一般的なドライバーなら1年点検や車検のタイミングで補給すれば済む。