環境対策 | クルマのAtoZ

ガス機関：環境に優しい車の心臓部

ガス機関とは、空気と混ぜた気体の燃料を燃焼させることで力を発生させ、物を動かすための装置です。ガソリン自動車やディーゼル自動車に使われている機関とは異なり、燃料に液体のガソリンや軽油ではなく、気体の燃料を使うことが大きな違いです。代表的な気体燃料には、液化石油ガスと天然ガスがあります。液化石油ガスは、プロパンやブタンなどのガスを混ぜ合わせたもので、これらは低い温度や高い圧力のもとで簡単に液体になる性質を持っています。家庭で使われる燃料としても広く知られています。液化石油ガスは、備蓄が容易で、必要な時に液体から気体に戻して使えるため、災害時などにも役立ちます。一方、天然ガスは、地下から掘り出されるメタンを主成分とする燃料です。都市ガスとして家庭で使われるほか、発電所などでも利用されています。天然ガスは、液化石油ガスと同様に、燃焼させるときにガソリンや軽油に比べて二酸化炭素の排出量が少ないという利点があります。そのため、地球温暖化対策としても注目されており、世界中で利用が広がっています。ガス機関は、燃料の種類によっていくつかの方式に分けられます。大きく分けると、火花点火機関と圧縮着火機関があります。火花点火機関は、スパークプラグで火花を飛ばして燃料に火をつける方式で、点火プラグとも呼ばれます。一方、圧縮着火機関は、空気を圧縮して高温にし、そこに燃料を噴射することで自然発火させる方式です。これらの方式は、燃料の性質や用途に合わせて使い分けられています。ガス機関は、環境への影響が少ないエネルギー源として、これからも様々な分野で活躍が期待されています。

2024.12.16

エンジン

排気制御の要、ECモジュール

自動車の出す煙は、空気を汚す大きな原因の一つです。この煙には、体に悪い成分が含まれています。そのため、自動車にはこれらの成分を取り除くための排気制御装置が備えられています。この装置の中心となるのが、電子制御装置です。これは、様々な計測器と連動して、複雑な処理を行い、エンジンから出る煙をきれいにします。この電子制御装置は、まるで自動車の頭脳のように働きます。まず、エンジンから出る煙の成分を計測器で調べます。その情報をもとに、電子制御装置が適切な指示を出し、煙の中の体に悪い成分を取り除くのです。具体的には、排気ガスの中の有害物質を化学反応で無害なものに変える働きをしています。この化学反応をスムーズに進めるために、触媒と呼ばれる部品が使われています。触媒は、化学反応の速度を速める役割を果たしますが、消耗品であるため、定期的な交換が必要です。近年、環境を守るための決まりは、ますます厳しくなっています。それに伴い、排気制御装置、特に電子制御装置の役割はますます重要になっています。排気ガスをきれいにすることは、地球環境を守る上で欠かせない取り組みです。電子制御装置は、空気の汚れを防ぎ、地球を守る上で、重要な役割を担っていると言えるでしょう。将来の自動車開発においても、排気制御装置の技術革新は重要な課題であり、より効率的な浄化の実現に向けて、研究開発が進められています。排気制御装置の進化は、私たちの健康と美しい地球を守る上で、欠かすことができないのです。

2024.12.16

エンジン

メタノール自動車：未来の乗り物

メタノール自動車とは、燃料にメタノールを使う自動車のことです。名前の通り、普段私たちが使う車の多くがガソリンを燃料としているのに対し、メタノール自動車はメタノールを燃料としてエンジンを動かします。メタノールはアルコールの一種で、工場で作られています。液体の状態なので、ガソリンと同じようにタンクに入れて保管したり、別の場所へ運びやすいといった利点があります。メタノールはガソリンと比べると、燃える時に出す熱の量は少ないという特徴があります。しかし、オクタン価と呼ばれる燃料の耐ノック性の指標が高いため、エンジン内部で圧縮する力を強くしても、異常燃焼を起こしにくいのです。この高いオクタン価のおかげで、エンジンの中で燃料と空気をより強く圧縮できるようになり、結果としてエンジンの効率を高め、より大きな力を出すことができます。環境への影響という点でも、メタノール自動車は注目されています。メタノールは、燃やしても硫黄酸化物と呼ばれる大気汚染物質を出さないため、空気をきれいに保つのに役立ちます。また、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量削減にも貢献すると期待されています。これらの利点から、メタノール自動車は地球に優しい未来の車として期待が高まっています。今後、技術開発やインフラ整備が進み、より一層普及していく可能性を秘めています。将来的には、ガソリン車に代わる、主要な交通手段の一つとなるかもしれません。

2024.12.15

車のタイプ

環境性能に優れたHV車の魅力

石油を使う発動機と電気を動力とする電動機、二つの心臓を持つ自動車、それが混成自動車、いわゆるHV車です。HV車は、走り方や道の状態に合わせて、発動機と電動機のどちらか一方を使うことも、両方同時に使うこともできる賢い車です。例えば、発進時や街中での低速走行時は、主に電動機を使います。電動機は静かで振動も少ないため、とても滑らかに走り出し、静かな街乗りを実現します。一方、高速道路での走行など、力強い走りが必要な時は、発動機が主役となります。さらに、急加速時や坂道を登る時など、大きな力が必要な時は、発動機と電動機が協力して、力強い走りを生み出します。 HV車は、発動機と電動機を状況に応じて使い分けることで、燃料の消費を抑え、排気ガスを減らすことができます。近頃、地球環境への関心が高まる中、HV車は環境に優しい車として、世界中で多くの人に選ばれています。従来の石油だけで走る車に比べて、環境性能が良いだけでなく、静かで振動が少ない快適な乗り心地や、力強い加速も実現しています。また、HV車は電気を外部から充電する必要がないことも大きな利点です。電気を動力とする自動車のように、充電設備を用意したり、充電時間を気にしたりする必要はありません。いつものように、石油を補給するだけで走ることができる手軽さも、HV車が選ばれる理由の一つです。環境に優しく、それでいて快適な運転を楽しみたい、そんな人にとって、HV車は魅力的な選択肢と言えるでしょう。

2024.12.15

ハイブリッド

進化を続ける車の心臓部：先進電池

車は、私たちの暮らしになくてはならないものとなっています。これまで、その動力は主にエンジンによって生み出されてきました。しかし、近年、地球環境への関心が高まる中で、環境に優しいエネルギーを使う必要性が増しています。電気で走る車は、その解決策の一つとして注目されており、その中心となるのが電池です。電池の性能が向上すれば、電気で走る車の使い勝手も良くなります。従来の電池よりも高性能な電池は、「先進電池」と呼ばれています。以前は「新しい種類の電池」や「新しい形の電池」など様々な呼び方がされていましたが、アメリカのカリフォルニア州で導入された、排気ガスを出さない車の販売を義務付ける決まりがきっかけで、「先進電池」という名前が定着しました。この決まりによって、車の製造会社は、電気で走る車を一定数販売しなければならなくなり、その結果、先進電池の開発が大きく進みました。先進電池は、従来の電池よりも多くの電気を蓄えることができ、一度の充電でより長い距離を走ることができます。また、充電時間も短縮され、より速く充電できるようになっています。さらに、安全性や寿命も向上しており、より安心して使えるようになっています。これらの進化は、電気で走る車の普及を促進する大きな力となっています。より高性能な電池を搭載した電気で走る車は、環境への負担を減らすだけでなく、私たちの暮らしをより便利で快適なものにしてくれると期待されています。そのため、世界中の様々な企業や研究機関が、より高性能な電池の開発に力を入れています。これからも、電池技術の進化から目が離せません。

2024.12.15

EV

低燃費タイヤ：環境と性能の両立

千九百七十年代、二度の世界的な石油の値上がりが、世界の経済に大きな影響を与えました。資源の少ない日本では、エネルギーを大切に使うことが国全体で大きな課題となり、自動車を作る会社もその例外ではありませんでした。少しでも燃料を節約できる車の開発は最も重要な課題となり、様々な技術開発に力が注がれました。その中で、車が地面と接する唯一の部分であるタイヤに着目した取り組みが始まったのです。タイヤは道路と接する唯一の部分であり、その抵抗を小さくすることで、燃料消費を抑えることができると考えられました。これが、燃費の良いタイヤ開発の始まりでした。初期の燃費の良いタイヤは、抵抗を少なくすることばかりに重点が置かれ、安全性をはじめとする他の性能がおろそかになることもありました。例えば、雨の日の道路での滑りやすさや、ブレーキの効きが悪くなるといった問題です。しかし、車の安全性を軽視することは決して許されません。燃費の良いタイヤは、ただ抵抗を減らすだけでなく、様々な性能をバランスよく高める必要がありました。これは、技術者にとって大きな挑戦でした。タイヤの材料となるゴムの配合や、タイヤの溝の模様などを工夫することで、抵抗を減らしつつ、グリップ力や耐久性も確保する必要があったのです。試行錯誤を繰り返しながら、技術者たちはより良いタイヤの開発に情熱を注ぎました。この努力によって、燃費性能と安全性能を両立した高性能なタイヤが誕生し、現代の車社会に大きく貢献しています。現在も、更なる技術革新によって、より環境に優しく、より安全なタイヤの開発が進められています。

2024.12.15

消耗品

環境に優しい車の促進：低公害車認定制度

空気をきれいにし、地球の温まりを抑えることを目指して、排気ガスの少ない自動車や電気で動く自動車の普及を後押しするために国が作った仕組み、それが低公害車認定制度です。この制度は、環境に良い車を見分けやすくすることで、人々の環境への関心を高め、購入意欲を高めることを狙いとしています。具体的には、国が定めた排気ガスの基準をクリアした自動車を「低公害車」と認め、その性能に合わせて様々な特典を設けています。自動車を作る会社は、環境に優しい車を作ることにより熱心に取り組むようになり、買う側は環境を考えた車を選びやすくなります。この制度は、人と地球に優しい社会を作るために、自動車業界と消費者が共に協力して取り組むための大切な枠組みとなっています。この制度は、2000年度から始まりました。時代の変化に合わせて基準も見直されてきました。はじめの頃は、平成12年排気ガス規制を基準としていましたが、技術の進歩に合わせて、より厳しい基準へと変わってきています。これは、常に最新の技術を取り入れて、より環境に良い車を広めるための努力の証です。認定を受けた自動車には、その性能に合わせて証となる札が貼られます。買う人はこの札を見ることで、すぐにその車の環境性能が分かります。また、税金面でも優遇されており、環境に優しい車を選ぶことで家計にも嬉しい効果があります。この制度は、自動車の環境性能を高めるだけでなく、人々の環境への関心を高め、地球環境を守る意識の変化にも貢献しています。

2024.12.15

環境対策

アイドルリミッター：排ガス規制への貢献

車は、私たちの生活を便利にする一方で、排気ガスによる大気汚染という問題を抱えてきました。時代とともに、世界各国で排気ガス規制が強化され、自動車メーカーはより環境に優しい車を作るために、様々な技術開発に取り組んできました。かつて、燃料をエンジンに送り込む装置としてキャブレターが主流だった時代には、アイドリング時の回転数を調整する小さな部品であるアイドルリミッターが、排気ガス規制に対応する上で重要な役割を担っていました。今では電子制御式燃料噴射装置の普及に伴い、アイドルリミッターは姿を消しましたが、排気ガス規制の黎明期において、大きな貢献を果たしたのです。アイドルリミッターは、アイドリング時の回転数が設定値よりも高くなりすぎないように制御する役割を果たしていました。アイドリング回転数が高すぎると、燃料の消費量が増え、排気ガス中の有害物質も増加します。アイドルリミッターは、エンジンの吸気量を制限することで回転数を抑え、排気ガスを抑制する効果がありました。特に、暖機が完了していない状態では、燃焼効率が悪く、排気ガスに含まれる有害物質が多くなります。アイドルリミッターは、暖機運転中の回転数を抑えることで、有害物質の排出量を効果的に低減していました。アイドルリミッターは、構造が単純で、コストも安価という利点がありました。そのため、排ガス規制への対応策として、多くの車に採用されました。電子制御式燃料噴射装置が登場するまでは、アイドルリミッターは排気ガス規制に対応する上で、無くてはならない部品でした。アイドルリミッターは、小さな部品ながらも、大気汚染の抑制に大きな役割を果たしたと言えるでしょう。今では、より高度な電子制御技術によって、排気ガスはさらに削減されていますが、かつての技術が環境保護に貢献してきた歴史を忘れてはなりません。

2024.12.15

エンジン

メタノール自動車：未来の燃料？

メタノール自動車とは、燃料にメタノールを使う自動車のことです。メタノールは、お酒にも含まれるアルコールの一種で、無色透明の液体です。独特のにおいがあります。では、なぜ自動車の燃料として注目されているのでしょうか。その理由は、大きく分けて二つあります。一つ目は、環境への負担が少ないことです。現在、主流のガソリン車は、走るときに様々な有害物質を排出します。大気を汚染する原因となる、硫黄酸化物、窒素酸化物、すす、炭化水素などは、深刻な環境問題を引き起こしています。ところが、メタノールを燃料として使うと、これらの有害物質の排出量を大幅に減らすことができます。つまり、メタノール自動車は、ガソリン車に比べて、環境に優しい自動車と言えるのです。地球温暖化が世界的な問題となっている今、環境への影響が少ないメタノール自動車は、未来の乗り物として期待されています。二つ目は、燃料の入手方法が多様であることです。ガソリンは、石油から作られます。石油は、限られた地域でしか採掘できないため、供給が不安定になりやすいという問題があります。しかし、メタノールは、様々な資源から作ることができます。木材、天然ガス、石炭など、ガソリンに比べて、原料となる資源の種類が多いのです。そのため、特定の資源に頼る必要がなく、安定した燃料供給が見込めます。燃料の供給源が多様であることは、エネルギー安全保障の観点からも重要です。このように、メタノール自動車は、環境保護とエネルギー確保の両方に貢献できる可能性を秘めた、未来の自動車と言えるでしょう。さらなる技術開発によって、より効率的で安全なメタノール自動車が誕生することが期待されています。

2024.12.15

エンジン

快適な車内空間を守る！スモッグベンチレーションセンサー

自動車の車内は、まるで私たちのもう一つの部屋のようです。快適な空間であると同時に、外気の汚れから守られる安全な場所であるべきです。そこで活躍するのが、空気の汚れを見張る「目」とも言うべき、スモッグベンチレーションセンサーです。都会の道路を走る自動車からは、排気ガスと呼ばれる煙が出ています。この煙には、目には見えないけれど、私たちの体に良くない成分が含まれています。例えば、一酸化炭素や窒素酸化物といったものです。これらを吸い込んでしまうと、健康に悪影響を及ぼす可能性があります。スモッグベンチレーションセンサーは、まるで鼻のようにこれらの有害な成分を嗅ぎ分け、車内への侵入を防ぐ役割を担っています。センサーは、外気を取り込み、その成分を分析します。その仕組みは、特定のガスに反応する特別な部品が組み込まれているためです。この部品は、有害な成分に触れると、まるでスイッチが入ったかのように電気信号を発生させます。この信号は、自動車の頭脳とも言える制御装置に送られ、状況に応じて様々な行動を起こすきっかけとなります。例えば、有害物質の濃度が高いと判断された場合、センサーからの信号を受けて、エアコンシステムが自動的に内気循環モードに切り替わります。これにより、外気を遮断し、車内を汚れた空気から守ることができます。また、状況によっては警告灯を点灯させ、運転者に危険を知らせる場合もあります。まるで番犬のように、スモッグベンチレーションセンサーは常に私たちの安全を見守り、快適な車内環境を守ってくれているのです。

2024.12.15

機能

車の排ガス規制：環境を守る進化

１９４０年代、アメリカのロサンゼルスで、光化学スモッグという深刻な大気汚染が発生しました。ロサンゼルスは温暖な気候で日照時間が長く、自動車の普及も進んでいました。このため、自動車から排出される排気ガスが大気中に滞留しやすく、光化学スモッグが発生しやすい条件が揃っていたのです。光化学スモッグは、自動車の排気ガスに含まれる窒素酸化物と炭化水素が日光と反応することで発生します。目やのどへの刺激、呼吸器系の障害など、市民の健康に深刻な被害をもたらし、社会問題となりました。この事態を受けて、アメリカでは排気ガスに含まれる有害物質の排出量を規制する動きが始まりました。これが、世界的な排ガス規制の出発点と言えるでしょう。特に、１９７０年に制定されたマスキー法（大気浄化法改正）は、一酸化炭素、窒素酸化物、炭化水素の排出量を大幅に削減することを自動車メーカーに義務付けました。当時、この規制値は非常に厳しく、自動車メーカーからは実現不可能という声も上がりました。しかし、この厳しい規制が、自動車メーカーの技術革新を促す原動力となったのです。触媒コンバーターの開発と実用化は、マスキー法への対応として生まれた代表的な技術革新です。触媒コンバーターは、排気ガス中の有害物質を化学反応によって無害な物質に変換する装置で、排ガス浄化技術の飛躍的な進歩に大きく貢献しました。また、エンジンの燃焼効率改善や電子制御技術の導入など、様々な技術革新が並行して進められました。結果として、マスキー法は当初の予想を覆し、大気汚染の改善に大きな効果をもたらしました。さらに、これらの技術革新は世界中の自動車メーカーに影響を与え、世界的な排ガス規制の強化と技術開発の進展を促すことになりました。まさに、マスキー法は現代の自動車における環境性能向上の礎を築いたと言えるでしょう。

2024.12.14

規制

触媒の働き：反応を速める立役者

物質が化学変化を起こす速さを変える働きを持つものを、触媒と言います。触媒自身は変化することなく、ごく少量でも反応の速さに大きな影響を与えます。触媒には、反応の速さを上げるものと下げるものがあり、それぞれ正触媒、負触媒と呼ばれます。通常、触媒というと正触媒のことを指します。では、触媒はどのように反応の速さを変えるのでしょうか。化学変化を起こすには、活性化エネルギーと呼ばれる、いわば変化を始めるためのエネルギーの壁を越える必要があります。触媒はこの壁の高さを変えることで、反応の速さに影響を与えます。正触媒は壁を低くし、反応がより速く進むように手助けします。逆に、負触媒は壁を高くし、反応の進行を遅らせます。触媒の働きを、山越えに例えてみましょう。山を越えるのが、物質が変化するための道のりだとします。正触媒は、山にトンネルを掘るようなものです。トンネルがあれば、山頂を越えるよりも少ない力で、早く目的地にたどり着けます。これが、正触媒が反応の速さを上げる仕組みです。触媒は、私たちの暮らしの中で様々な場面で活躍しています。例えば、自動車の排気ガス浄化装置には、有害な物質を無害な物質に変えるための触媒が使われています。その他にも、化学工場では、様々な製品を作る上で触媒は欠かせない存在です。触媒反応は、化学変化をうまく調整するために欠かせない技術です。環境保全や新しい材料の開発など、様々な分野で重要な役割を果たしており、触媒の働きを理解することは、化学変化の仕組みを知る上でとても大切なことと言えるでしょう。

2024.12.14

環境対策

環境確保条例：首都圏の大気を守る取組み

首都圏は、人が多く集まり、様々な産業活動が盛んな地域です。しかし、その活気の裏側で、深刻な大気汚染の問題が潜んでいました。特に、工場や事業所からだけでなく、多くの車が走る道路からも、様々な物質が大気中に排出されていました。中でも、ディーゼル車から排出される粒子状物質（ＰＭ）は、とても小さな粒子であるため、呼吸をする際に肺の奥深くまで入り込み、ぜんそくや気管支炎などの呼吸器系の病気を引き起こすことが心配されていました。こうした大気汚染の深刻さを受けて、国は自動車から排出される窒素酸化物や粒子状物質の量を規制する法律（自動車窒素酸化物・粒子状物質法）を定めました。しかし、この法律だけでは、首都圏特有の事情に合わせた対策をとることが難しかったのです。首都圏は、地形や気候条件などから、大気汚染物質が拡散しにくいという特徴がありました。また、人口や車の数が非常に多いため、国が定めた基準だけでは、住民の健康を守るのに十分な効果を期待することが難しかったのです。そこで、東京都、埼玉県、千葉県、神奈川県の1都3県は、協力して独自の対策に乗り出すことにしました。それが、首都圏の大気をきれいに保ち、そこに住む人々の健康を守るための環境確保条例です。この条例は、国の法律ではカバーしきれない部分も補い、首都圏の地域特性に合わせた、より厳しい規制を設けることで、大気汚染問題の解決を目指したのです。人々の暮らしを守り、安心して暮らせる環境を未来に残していくために、この条例は大きな役割を担うことになりました。

2024.12.14

規制

エネルギー回収の巧み技：回生制動

車は止まる時に、大きな力を使っています。この力を今までのようにただ熱として捨ててしまうのはもったいない、そこで考えられたのが回生制動です。回生制動とは、ブレーキを踏んで車を遅くする時に生まれる力を電気に変え、電池にためて再利用する仕組みのことです。これまでの車は、ブレーキを踏むと、パッドと呼ばれる部品が回転する円盤を強く挟み込み、摩擦によって車を止めていました。この摩擦で発生する熱は、空気に逃げて無駄になっていました。しかし回生制動を使う車では、ブレーキを踏むと、車輪につながっているモーターが発電機のような働きを始めます。モーターは普段、電池から電気をもらって回転し、車を動かしますが、回生制動が働いている時は、逆に車輪の回転から電気を作り出し、その電気を使って電池を充電するのです。これは、自転車のライトでよく見られる仕組みと似ています。自転車のライトは、タイヤの回転を利用して発電し、電気を供給することで点灯しています。回生制動もこれと同じように、車の動きを電気に変えているのです。この回生制動は、電池で動く車にとって特に大きな利点となります。電気自動車や一部の組み合わせ型の車などは、この技術のおかげで電池の持ちが良くなり、走る距離が伸びるからです。さらに、ブレーキパッドの摩耗も抑えられるので、部品交換の頻度も減らせます。環境にも優しく、財布にも優しい、まさに一石二鳥の技術と言えるでしょう。

2024.12.14

機能

車の排気: 環境への影響と対策

自動車の排気は、様々な気体を含んでおり、大気や私たちの体に様々な影響を与えます。目に見える煙だけでなく、目に見えない気体こそが問題です。どのような気体が含まれているのか、詳しく見ていきましょう。まず、窒素と酸素が結びついた窒素酸化物。これは、大気中で光化学反応を起こし、光化学スモッグと呼ばれるもやを作り出します。光化学スモッグは、目や喉に刺激を与え、痛みを感じさせるだけでなく、呼吸器の病気を悪化させることもあります。次に、一酸化炭素。これは、体の中で酸素を運ぶ役割を持つ血液中の赤血球と結びつき、酸素の運搬を邪魔します。そのため、大量に吸い込むと酸欠状態になり、めまいや吐き気、意識を失うなど、重篤な症状を引き起こし、最悪の場合、死に至ることもあります。炭化水素も排気ガスに含まれる気体の一つです。これは、大気中で光化学反応を起こし、オゾンを作り出します。オゾンは、呼吸器を刺激し、肺の働きを弱める可能性があります。ディーゼル自動車からは、黒い煙が出ているのを見たことがある人もいるでしょう。これは、粒子状物質と呼ばれるもので、大気を汚染するだけでなく、呼吸器の病気を引き起こす可能性も懸念されています。最後に、二酸化炭素。二酸化炭素自体は私たちの体に直接害を与えることはありませんが、地球温暖化の主な原因物質と考えられています。地球全体の気温が上がると、気候変動を引き起こし、私たちの生活に大きな影響を与えることが懸念されています。このように、自動車の排気ガスには様々な物質が含まれており、私たちの健康や地球環境に様々な影響を与えています。これらの影響を少しでも減らすために、自動車の技術開発や利用方法の改善など、様々な取り組みが必要です。

2024.12.14

エンジン

サイクロン分離機：車の製造現場での活躍

渦巻分離機は、回転する空気の流れを利用して塵や埃を分離する装置です。その仕組みは、まるで洗濯機の脱水のように、回転運動によって塵や埃を空気から取り除きます。装置内部では、空気と共に塵や埃が高速で回転運動を行います。この回転によって強い遠心力が発生し、塵や埃を外側の壁に向かって押し付けます。この遠心力は、洗濯機の脱水で水が飛ばされる力と同じ原理で、重い粒子はより強い力で外側に押し出されます。壁に衝突した塵や埃は、その重さによって下部の収集容器へと落下します。まるで雨粒が地面に落ちるように、重力に従って塵や埃は下へと移動し、空気と分離されます。一方、空気は中心部を上昇し、装置から排出されます。塵や埃が取り除かれたきれいな空気は、再び利用されるか、外部へ放出されます。この一連の過程は、まるで竜巻の中で軽いものは舞い上がり、重いものは地面に残る様子に似ています。渦巻分離機の優れた点は、この分離の仕組みが単純であることです。複雑な部品や機構を必要としないため、故障のリスクが低く、長期にわたって安定した性能を発揮します。また、フィルターのような消耗品も不要なので、維持管理の手間や費用も抑えられます。さらに、高速回転による強力な遠心力のおかげで、微細な塵や埃まで効率的に分離できます。そのため、大量の粉塵が発生する工場や作業現場など、様々な環境で利用されています。まさに、単純ながらも強力な分離装置と言えるでしょう。

2024.12.14

車の生産

アルコールエンジン：未来の車を支える技術

アルコールを燃料とする仕組みを持つ原動機、それがアルコール原動機です。燃料としてはアルコールのみを使う場合もありますが、ガソリンとアルコールを混ぜ合わせた混合燃料を使う場合もあります。基本的な動作の仕組みはガソリン原動機とよく似ており、燃料と空気の混ぜ合わせたものに点火栓で火花を飛ばし、爆発させて、その力で活塞を動かします。アルコール原動機には大きく分けて二種類の方式があります。一つは、あらかじめ燃料と空気を混ぜ合わせたものを吸い込み、点火栓で火花を飛ばして爆発させる方式です。もう一つは、筒の中に燃料を噴射して着火させる方式です。前者はガソリン原動機と同じ点火方式で、後者はディーゼル原動機に近い点火方式と言えます。アルコールはガソリンに比べて燃える時の温度が低いため、窒素酸化物の排出量が少ないという利点があります。窒素酸化物は大気を汚染する物質の一つであり、その排出量が少ないことは環境保護の観点から重要です。また、植物から作られたアルコールを使うことで、二酸化炭素の排出量も抑えられ、地球環境への負荷を軽くすることに繋がります。これは、植物が成長する過程で二酸化炭素を吸収するため、燃料として使っても全体として大気中の二酸化炭素量が増えないためです。アルコール原動機は、ガソリン原動機と比べて、出力はやや劣りますが、燃費は向上すると言われています。さらに、アルコールはガソリンよりもオクタン価が高いため、ノッキングが発生しにくく、圧縮比を高めることができます。圧縮比を高めることで、熱効率を向上させ、より少ない燃料で大きな力を得ることが可能になります。これらの特徴から、アルコール原動機は環境に優しく、効率の良い原動機として注目されています。

2024.12.14

エンジン

水噴射：過去の技術を振り返る

車は、空気と燃料を混ぜて爆発させることで動力を得ています。この爆発は、エンジンの中の小さな部屋（燃焼室）で行われ、ピストンと呼ばれる部品を動かします。この時、燃焼室の中の温度は非常に高くなります。高温になると、燃料がうまく燃えず、有害な物質が発生したり、エンジンの部品が傷んだりすることがあります。そこで、かつて考えられたのが水噴射という技術です。水噴射とは、エンジンの中に水を噴きかける技術のことです。具体的には、空気をエンジンに送り込むための管（吸気管）に水を霧状に噴射します。高温になった燃焼室に水が噴射されると、水は瞬時に蒸発します。水が蒸発するには熱が必要です。この熱は周りの空気や燃焼室の壁などから奪われます。これを気化熱と呼びます。気化熱によって燃焼室の温度が下がり、有害な物質の発生を抑えたり、エンジンの部品を保護したりする効果が期待されました。まるで夏の暑い日に道路に水をまくように、エンジン内部を冷やす効果があるのです。しかし、この技術は現在では使われていません。なぜなら、水を噴射するための装置が複雑で、故障しやすいという問題があったからです。また、水の管理も難しく、常にきれいな水を供給する必要がありました。さらに、技術の進歩により、水噴射以外の方法でエンジンを冷却したり、有害な物質の発生を抑えたりすることができるようになったことも、水噴射が実用化されなかった理由です。とはいえ、水噴射は、エンジンの温度を下げるという発想から生まれた興味深い技術と言えるでしょう。

2024.12.14

エンジン

高地での排気ガス規制：アメリカの取り組み

高い場所では、空気の薄さが車の排気ガスに大きな影響を与えます。地面の高さにより、空気の濃さが薄くなり、酸素も少なくなるためです。このような薄い空気の中では、車の動力の燃え方が変わり、排気ガスの中に入っている物の種類や量も変わってきます。特に気を付けなければならないのは、窒素酸化物や一酸化炭素といった体に悪いガスが増えることです。これらのガスは人の呼吸器に悪影響を与えるだけでなく、周りの自然にも良くありません。高い場所に住む人たちの健康と美しい自然を守るためには、排気ガスによる空気の汚れをできるだけ減らす必要があります。そこで、高い場所特有の事情を考慮した決まりが必要になります。例えば、アメリカでは標高約１２１９メートル以上の高い場所では、低い場所と同じくらい厳しい排気ガスの基準を満たす必要があります。これは高い場所に暮らす人々と環境を守るための大切な取り組みです。空気の薄さによって、車の動力の燃え方がどのように変わるのか、もう少し詳しく見てみましょう。標高が高くなると、空気中の酸素が少なくなるため、車の動力で燃料を燃やす効率が悪くなります。その結果、燃え残った燃料や、通常とは異なる化学反応によって生じる有害なガスが増えてしまいます。特に、窒素酸化物や一酸化炭素の増加は、高地における大気汚染の深刻化につながる大きな原因となります。このような問題に対処するために、自動車を作る会社は、高い場所でも排気ガスをきれいにする技術を開発することが求められています。例えば、排気ガスをきれいにする装置を改良したり、より効率的に燃料を燃やすエンジンを開発したりすることで、高地でもきれいな空気を保つ努力が続けられています。これらの技術の進歩は、高い場所の環境保護だけでなく、地球全体の環境改善にも貢献していくでしょう。

2024.12.14

規制

認証車の役割：クルマ開発の最終関門

車を売り出すには、様々な決まりごとや安全に関する基準を満たす必要があります。そのため、様々な試験を行い、その試験を通過することで初めて販売が許可されます。この試験に挑む、いわば代表選手となる車が認証車です。認証車は、試験を受けるための特別な車というだけでなく、実際に売り出される車と同じ作り方で、同じ部品を使って作られた車である必要があります。認証車は、単なる試作品ではなく、実際に工場のラインで、量産が始まる少し前に作られる車なのです。なぜ、このような決まりがあるのでしょうか。それは、試験を受ける車が、実際に皆様の手元に届く車と全く同じものであることを保証するためです。もし、特別な部品を使った試験用の車だけで試験をクリアしても、実際に売られる車が同じ性能や安全性を備えているとは限りません。だからこそ、認証車は、量産される車と全く同じ仕様でなければならないのです。認証車は、様々な試験を受けます。衝突安全性試験では、実際に車を衝突させて、乗っている人がどれくらい安全に守られるかを調べます。排気ガス試験では、有害なガスがどれくらい出ているかを測定します。他にも、ブレーキの性能や燃費、電波に関する試験など、様々な項目が検査されます。これらの試験を全てクリアすることで、初めてその車は安全で環境にも優しく、安心して乗れる車として認められ、販売が許可されるのです。認証車は、いわばその車の品質と安全性を証明する、重要な役割を担っていると言えるでしょう。そして、これらの厳しい試験をクリアした認証車は、皆様が安心して車を選べるようにするための、なくてはならない存在なのです。

2024.12.14

車の開発

クルマの燃料蒸発ガス規制

環境への関心が高まる昨今、自動車が出す排気ガスによる大気汚染は、世界中で取り組むべき課題となっています。特に、ガソリンなどが蒸発して出るガスは、大気汚染の大きな原因の一つとして、各国で様々な対策が取られています。この対策の中心となるのが、アメリカで始まった、乗用車に搭載する燃料蒸発ガス回収装置の規制、いわゆる「乗用車搭載蒸発ガス回収装置規制」です。自動車の燃料となるガソリンは、常に蒸発してガスになります。この蒸発ガスには、光化学スモッグの原因となる有害物質が含まれており、大気汚染を引き起こす可能性があります。燃料の蒸発は、自動車を走らせている時だけでなく、ガソリンを入れる時や、駐車場に停めている時にも発生します。ですから、自動車を使っていなくても、大気汚染につながる可能性があるのです。このような蒸発ガスを適切に処理することは、私たちの健康と美しい環境を守る上で、大変重要なことと言えるでしょう。「乗用車搭載蒸発ガス回収装置規制」は、蒸発した燃料のガスを大気中に放出するのではなく、専用の装置で回収し、再びエンジンで燃やすという仕組みです。この規制によって、燃料タンクや燃料系統から出る蒸発ガスを効果的に回収し、大気汚染を減らすことができます。この規制は、アメリカだけでなく、世界各国で導入が進んでいます。日本でも同様の仕組みが取り入れられており、大気環境の改善に大きく貢献しています。蒸発ガスを出さないようにする技術は、自動車メーカーの努力によって、日々進歩しています。私たちは、このような技術革新を理解し、環境を守るために、一人ひとりができることを考えていく必要があるでしょう。

2024.12.14

規制

アスベストを使わないブレーキ：安全な車社会に向けて

車は、走る、曲がる、止まるという三つの基本動作が不可欠です。安全に止まるためには、ブレーキパッドが重要な役割を果たしています。ブレーキパッドは、摩擦材を金属板に接着したもので、ブレーキペダルを踏むことで回転するディスクやドラムに押し付けられ、その摩擦によって車の運動エネルギーを熱エネルギーに変換し、速度を落とします。かつて、このブレーキパッドの材料として、アスベストという鉱物が広く使われていました。アスベストは、繊維状の鉱物で、熱に強く、摩耗しにくいという特性を持っていました。そのため、ブレーキパッドだけでなく、建材など様々な用途に利用されていました。しかし、後にアスベストが人体に深刻な健康被害をもたらすことが明らかになりました。アスベストの細かい繊維を吸い込むと、肺の中に蓄積し、長い年月を経て肺がんや中皮腫といった重い病気を引き起こす可能性があるのです。このアスベストの危険性が認識されるようになると、世界中でアスベストの使用を制限する動きが加速しました。日本では、2004年には建材へのアスベストの使用が原則禁止となり、2006年にはブレーキパッドを含む全ての製品へのアスベストの使用が禁止されました。現在では、アスベストに代わる安全な素材がブレーキパッドに使用されています。例えば、ノンアスベスト有機材、金属材、セラミック材などがあり、それぞれに特徴があります。ノンアスベスト有機材は、静かでブレーキの効きも安定していますが、摩耗しやすく、ブレーキダストが発生しやすいという欠点があります。金属材は、耐久性が高く、高温時でも安定した制動力を発揮しますが、ブレーキ音が大きく、ローターへの攻撃性も高いというデメリットがあります。セラミック材は、耐熱性、耐久性に優れ、ブレーキダストも少ないという優れた特性を持っていますが、価格が高いという点が課題です。このように、ブレーキパッドの素材は安全性と性能の両立が求められており、日々改良が続けられています。

2024.12.14

消耗品

姿を消した技術：クランク室貯蔵式

自動車の心臓部であるエンジンは、ガソリンを燃焼させることで動力を生み出します。しかし、ガソリンは揮発性が高く、常温でも気体になりやすい性質を持っています。この蒸発したガソリンが大気中に放出されると、光化学スモッグの原因となる有害物質が発生し、環境問題を引き起こします。そのため、ガソリンの蒸発をいかに抑えるかが、自動車開発における重要な課題となっています。燃料蒸発ガス抑制装置は、この問題に対処するために開発された装置です。様々な方式がありますが、その一つに「クランク室貯蔵式」と呼ばれるものがあります。この方式は、エンジンのクランク室を利用して、蒸発したガソリンを一時的に貯蔵する仕組みです。エンジンが停止している間、燃料タンクや燃料配管から蒸発したガソリンは、配管を通じてクランク室へと導かれます。クランク室はエンジンオイルで満たされているため、蒸発したガソリンはオイルに溶け込みます。そして、エンジンが始動すると、クランク室内のオイルと混ざったガソリンは、吸気と共に燃焼室へと送られ、燃料として利用されます。この方式の利点は、特別な部品を必要とせず、比較的シンプルな構造で燃料蒸発を抑制できる点です。また、蒸発したガソリンを回収して燃料として再利用するため、燃費向上にも貢献します。しかし、オイルにガソリンが混ざることでオイルの劣化が早まる可能性があるため、オイル交換の頻度には注意が必要です。また、寒冷地など気温が低い環境では、蒸発したガソリンがオイルに溶け込みにくく、始動性に悪影響を与える可能性もあるため、対策が必要です。自動車メーカーは、燃料蒸発ガス抑制装置以外にも、燃料タンクの材質改良や密閉性の向上など、様々な対策を講じています。これらの技術開発により、自動車からの排出ガスは大幅に削減され、大気環境の改善に大きく貢献しています。今後も更なる技術革新により、より環境に優しい自動車開発が期待されています。

2024.12.14

環境対策

車の心臓を守る、隠れたクローズド式ベンチレーション

車は移動のためにエンジンを動かします。エンジンの中ではガソリンが燃えて動力を生み出しますが、この燃焼の過程で、どうしても一部のガスがピストンとシリンダーの間から漏れてしまいます。この漏れたガスをブローバイガスと言います。以前は、このブローバイガスをそのまま大気に放出していました。しかし、このガスには有害な物質が含まれており、環境への悪影響が心配されるようになりました。そこで、ブローバイガスを大気に放出しない仕組みが開発されました。これがクローズド式ベンチレーションシステムです。クローズド式ベンチレーションシステムは、ブローバイガスを再びエンジン内部に戻して燃焼させる仕組みです。まるで人間が呼吸をするように、エンジン内部でガスを循環させていることから、「ベンチレーション」と呼ばれています。ブローバイガスを再び燃焼させることで、排気ガス中に含まれる有害物質を減らし、大気をきれいに保つことに貢献しています。具体的には、ブローバイガスはまず、エンジン上部にあるバルブカバーから取り込まれます。その後、オイルセパレーターという装置でガスに混じったオイルとガスを分離します。分離されたオイルはオイルパンに戻され、ガス成分だけが吸気系に戻されて再びエンジンで燃焼されます。この一連の循環によって、有害物質の排出を抑え、環境負荷を低減しているのです。近年では、排気ガス規制の強化に伴い、このクローズド式ベンチレーションシステムはほぼ全ての車で採用されています。環境保護の観点からも、このシステムの役割は非常に重要と言えるでしょう。

2024.12.14

エンジン