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窒素化合物への対応の巧拙が自動車開発の今後を左右する。窒素化合物が排出ガス規制の対象であるのに加えて、温室効果ガス規制で対象となる成分もある。ディーゼル開発ではその対策が最大の焦点。希薄燃焼化するガソリンも対策が必要になる。窒素化合物関連の規制や計測の最新動向を解説する。(編集部)

 一酸化窒素(NO)や二酸化窒素(NO2)などは「窒素酸化物」と総称される。工場のボイラーや自動車のエンジン、ごみ焼却炉などでの燃焼により発生する。米国の大気浄化法や日本の大気汚染防止法で有害物質とされている。

 自動車の排出ガスに関しても、NOとNO2の総排出量が「NOx」として早くから規制されている。NOxは光化学スモッグや酸性雨の原因とされ、大都市圏における主要な大気汚染物質として、人の健康や環境への影響が懸念されてきた。

 自動車から排出されるNOxは、吸入空気中の窒素(N2)がエンジン気筒内の高温状態において酸化されることで生成する。NOxの計測には、一般に化学発光(CLD)法が用いられる(図1)。同手法を用いた検出器は非常に高感度で選択性が高い。

図1 化学発光(CLD)法の原理
図1 化学発光(CLD)法の原理
試料ガス中のNOがオゾン(O3)によりNO2に酸化され、その一部が励起状態となる。励起状態のNO2が基底状態に戻る際に放出される発光の強度をフォトダイオードで計測する。前段に試料ガス中のNO2をNOに変換するコンバーターを設けることで、NOxが計測できる。
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 なお、サンプリングしてきた排出ガスの濃度が途中で変化しないよう、サンプリング経路にも多くの対策が必要である。例えば水溶性のNO2が多く含まれる場合、凝縮水による溶解損失を避けるため、分析計の内部(反応槽まで)を加熱し、水分の凝縮を防止する必要がある。