新しい自動車排出ガス処理シス テムの試作と検証 大阪工業大学 情報科学部 情報科学科 A02-059 梚木 靜一 選択動機 • 身近な環境問題の一つとして自動車排出ガ ス問題がある。 • 環境負荷を低減させるために排出ガス（黒 煙）を抑えるシステムの試作・検証を行う。 ディーゼル車排出ガスによる影響 • 窒素酸化物（NOx） 呼吸器障害を起こす可能性がある。また酸性雨の原 因物質の一つ。 • 浮遊粒子状物質（SPM） 肺がんや呼吸器系疾患など健康への悪影響が強く 懸念されているほか花粉症との関連も指摘されて いる。 • 炭化水素（HC） 光化学スモッグの原因物質となり、濃度が高くなると 眼、喉などの痛みを引き起こす。 提案するシステム マフラーを直列に２つつなぐことにより黒煙排 出量を低減させるシステム。 実際に作成したシステム（横） 提案するシステム 実際に作成したシステム（縦） 黒煙汚染度の簡易的な定義 黒煙チャート：黒煙の濃度の目安 ※アクセル全開時に測定 規制対応表 検査方法 規制 値 対象自動車 50% 全車(下記車両を除く) 40% 平成5年・6年 規制適合車 乗用車:KD 軽量車:KA 中量車:KB 重量車:KC 25% 平成9年・l0年・ １１年 規制適合車 乗用車:KE,KH 軽量 車:KE 中量車:KF,KJ 重量 車:KG,KK,KL 無負荷急 加速 黒煙チャート 識別記号(型式の頭部に付与) 黒煙汚染度測定方法 アイドリング状態からアクセルを踏み、排気口か ろ紙に噴射 ら吸引された黒煙をろ紙に噴射しそこから汚染 度を測定する。 アクセルを踏む 測定 排出ガスを吸引 汚染度（％）＝｛１-（汚染ろ紙規約反射率/未汚染ろ紙規約反射率）｝×100 規約反射率：測定に用いるろ紙に光をあて標準白色面の輝度を100とする。 測定対象車 測定車Ⅰ：普通車で黒煙を大量に吐く 測定車Ⅱ：トラックで整備が完了した直後 両極端な特徴を持った車を測定し、効果を検証する 計測結果（測定車Ⅰ） 測定結果Ⅰ「普通車で黒煙を大量に吐く」（システム設置前） 測定結果Ⅰ「普通車で黒煙を大量に吐く」（システム設置後） 計測結果（測定車Ⅱ） 測定結果Ⅱ「トラックで整備終了直後」（システム設置前） 測定結果Ⅱ「トラックで整備終了直後」（システム設置後） 測定結果 測定車Ⅰ（普通車：大量に黒煙を吐く） エンジン回転数 システム設置前 システム設置後 900 1％ 4％ 1250 4％ 5％ 1750 6％ 6％ 2000 6％ 6％ 全開 78％ 54％ ２4％の低減に成功 測定車Ⅱ（トラック：整備終了直後） エンジン回転数 システム設置前 システム設置後 2000 2％ 2％ 3000 2％ 2％ 全開 12％ 10％ 整備完了直後でも黒煙が出る ほとんど黒煙が出ない車でも低減 に成功 シミュレーション • 面積Xの領域を面積１の大きさで細分化し、 細分化正方形をランダムに塗りつぶしていく。 ランダムに選択 面積１の正方形 シミュレーション条件 カウントしないで 次の試行へ シミュレーション条件 同じ場所を選択 完了 シミュレーション完了時 シミュレーションに用いる数値 測定と同じ状況でシミュレーションを行う ろ紙への噴射面積と黒煙の大きさの比率で絶 対量を予測 ディーゼル排気微粒子：2.5μm : 非常に大きい数値であり シミュレーションは困難 近似シミュレーション 面積の大きさを代え数回シミュレーションを行う Ｘ１＝2500＝50×50 X2＝10000＝100×100 X3＝625000＝250×250 ほぼ同じ形に収束する。 ３つのシミュレーションから近似値を求め黒煙絶対量を予測！ シミュレーョン結果 4 黒煙絶対量が1の時、 面積量と同じ量の黒煙 がある。 3.5 黒煙絶対量 3 2.5 2 1.5 1.51 0.78 1 0.5 0 0 20 40 60 黒煙汚染度に相当 80 システム設置前 100 システム設置後 面積の0.73倍 黒煙低減に成功 低減量 汚染度（普通車） 78％ 54％ 24％ 黒煙絶対量（普通車） 1.51 0.78 0.73 汚染度（トラック） 12％ 10％ 2％ 黒煙絶対量（トラッ ク） 0.13 0.11 0.02 結論 マフラーを直列に２つつなぎ、計測により黒煙汚染 度を求め、シミュレーションを用いて黒煙絶対量を求 めた結果。 ・計測によりエンジン全開時に24％の低減に成功し たことがわかり、シミュレーションより黒煙量はおよ そ半分まで低減している。 ・黒煙があまり出ない車にも効果がある。 考察 ・ディーゼル車が再び注目されてきているの で今回のようなシステムは絶対に必要。 ・簡易的なシステムなので改良の余地あり。 システム提案例
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