Exhaust Aftertreatment
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コンチネンタルのソリューションは、低燃費でシームレスなエミッションロバスト性を実現

第39回ウィーン・モーターシンポジウム

  • コンチネンタルは車両パワートレインのエミッション性能をさらに改善するコンポーネント、エレクトロニクス、ソフトウェアと開発ツールを開発

  • すべての状況下で車両エミッション標準に準拠できるよう、テクノロジーと制御ストラテジーを設計する必要がある

第39回ウィーン・モーターシンポジウム(4月26日・27日)において、テクノロジーカンパニーであるコンチネンタルはエミッション制御に関する最新事例を展示しました。その焦点は、燃焼と後処理の制御を強化するためのシステムソリューションです。実路走行において、エミッション削減対策の効果は、さまざまな要因の影響を大きく受けるという課題があります。これらの要因には、温度、加速スタイル、地形、燃料組成などがあり、そのすべてが排気ガスの組成に大きく影響します。あらゆる運転条件の下でシームレスなエミッションロバスト性を確保するには、こうしたさまざまな変数を補うためのストラテジーを見つける必要があります。コンチネンタルは、適切なソリューションの開発を継続し、その結果の一部をウィーンで公表しました。そこには2つの大きなトレンドが見て取れます。まずはじめに、多くの場合において、ディーゼルエンジンとガソリンエンジンの両方に同じストラテジーを適用する可能性があります。たとえば、微粒子フィルターとフィルター再生システムは、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンにも求められるかもしれません。ガソリンアプリケーションに向け、コンチネンタルはフィルターの背圧が低いソリューションを開発しました。もう1つは、パワートレインのハイブリッド化を活用し、エミッション性能をさらに改善するというものです。 

コンチネンタルの取締役会メンバーで、パワートレイン部門プレジデントを務めるホセ・アヴィラ(José Avila)は次のように述べます。「コンチネンタルの目標はあらゆる状況でロバストなパフォーマンスを提供することです。私たちのフレキシブルなシステム戦略が、エンジンの最適化からセンサーシステム、そして排気後処理にいたるまで、あらゆる領域をカバーする理由はここにあります。これが、現実のあらゆる運転条件の下で排出規制を守る唯一の方法です。私たちの言う『シームレスなエミッションロバスト性』とはそういう意味です。」

低エミッションを維持する、よりフレキシブルな戦略

排出規制をシームレスにクリアするには、コールドスタートから全負荷時まで、考えうるすべての運転条件に対応する必要があります。たとえば、ドライバーが運転をスタートするときに上り坂か下り坂かではエンジンアウトエミッションに大きな違いがあります。このような、低負荷始動と上り坂の高負荷始動の違いには電気加熱触媒を利用して補えます。排気ガスの組成が幅広く変化することとは無関係に、エミッション制御が速やかに開始されます。ドライバー個人やルートに加えて、エミッションへの影響が容易に推定できる要因の1つに燃料品質があります。コンチネンタルのテストによれば、西欧だけに限っても、ガソリン燃料の品質の違いにより、エンジンアウト微粒子の排出量に最大で3倍の差があることがわかっています。このような変化に対しては、エンジンと排気の後処理装置を含むシステム全体で対応できるように設計する必要があります。今後のエミッション性能は、ディーゼル燃料のOME(オキシメチレンエーテル)などカーボンニュートラルな合成添加物の使用によっても左右されることでしょう。コンチネンタルでは、燃料組成の感知はシームレスなエミッションロバスト性にとってますます重要な条件となると考え、取り組みを進めています。

コンチネンタルによるディーゼルエンジンのベンチテストが示すように、48 Vハイブリッドパワートレインの電力を利用して温度や速度プロファイルの違いに対処することは可能です。電力を利用して内燃機関のトルクのピークを避ければ、燃料消費とNOxの排出量を共に削減できます。どちらのパラメータも、トランスミッションを電化することで最適化できます。

エンジンアウトエミッション削減に用いてきたテクノロジーの例はXL5インジェクタです。コールドスタート時にマニホールド壁への燃料凝結を低減するものです © Continental AG


あらゆる状況でエミッションロバスト性に優れた車を開発するためには、エンジンおよびセンサーとその配置を含めた排気の後処理システムから、開発手法自体にいたるまで、全体像に焦点を合わセル必要があります。あらゆる不測の事態をもカバーするため、最初からシステム全体を設計する唯一の方法は、早い段階でRDEサイクルに基づくテストを行うことであり、そのためには新たなツールの開発が鍵となります。

利点: ガソリン車の粒子数(PN)を削減 課題: 最新WLTP/RDE規制では温度範囲がマイナス7度までとなることから、要求値が拡大 © Continental AG

ガソリンエンジンについて、コンチネンタルがエンジンアウトエミッション削減に用いてきたテクノロジーの例はXL5インジェクタです。このインジェクタは、コールドスタート時にマニホールド壁への燃料凝結低減効果があります。しかし、高効率な燃焼プロセスのエンジンでさえ、依然として微粒子排出物を生成しています。そのため、ガソリン微粒子フィルター(GPF)を搭載したガソリンエンジン車が増加しています。GPFは、微粒子負荷が一定のレベルを超えると再生しなくてはなりません。コンチネンタルでは2通りの方法でフィルターの再生効果を改善しました。まず、コンチネンタルのGPFは背圧が低いにもかかわらず、ろ過効率がはるかに高く、現在の規制が定める23 nmという粒子サイズのしきい値を上回る能力を備えています。さらに、スマートコネクティビティのおかげで、炭化水素(HC)の蒸発排出物を最小限にするためタンクに集めた蒸発燃料もGPFの再生に利用できるようにしています。これには、アクティブパージポンプ(APP)が貢献しています。このポンプは、ハイブリッドアプリケーションにおいてもアクティブカーボンフィルターを頻繁に洗浄すると同時に、パージエアのHC含有量を確定します。これにより、燃料の噴射量をすばやく減らす一方で、ラムダコントロールを正しい状態に維持できます。

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