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尿素SCRシステムの仕組み

力強くて燃費も良いため、トラックやバスなどに用いられるディーゼルエンジン。しかし、排気ガスに含まれる窒素酸化物や粒子状物質の規制は年々厳しくなっています。そこで登場したのが、尿素SCRシステムです。いったいどんなシステムなのか、またどんなメリットがあるのか詳しくご紹介しましょう。

尿素SCRシステムとは

尿素SCRシステムとは、アンモニアを使って窒素酸化物(NOx)を減らすための、排気ガス浄化システムのことです。軽油などを燃料とするディーゼルエンジンに用いられます。ちなみに「SCR」とは「Selective Catalytic Reduction」の略で、「選択的触媒による還元」という意味です。

ディーゼルエンジンは低燃費でパワーがあるため、トラックやバスなど大型車両に多く用いられます。しかし排ガスは厳しく規制されるようになり、特に、ディーゼルエンジンの有害な排出ガスである窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM)は削減のための取り組みが行われてきました。 そのために用いられる浄化技術が「尿素SCR」です。エンジンをよく燃える高温設定にして粒子状物質を減らし、排気管側に触媒を取り付けて窒素酸化物を低減することで、排気ガスを浄化します。

窒素酸化物は窒素と酸素の化合物です。そのため、窒素酸化物から酸素を奪ってやることで無害な窒素に変えることができます。しかし、排気ガス中には未燃燃料や一酸化炭素だけでなく、酸素も多く含まれているため、未燃燃料や一酸化炭素はこちらの酸素と結合してしまいます。 つまり、排気ガス中の成分だけでは、窒素酸化物から酸素を奪うことはできません。

そこで有用なのが、アンモニアです。アンモニアは窒素酸化物の酸素と結合する性質があり、窒素酸化物にアンモニアを吹きかけることで化学変化を起こして窒素(N2)と水(H2O)に還元されます。外部から排気ガス中にアンモニアを加えることで、窒素酸化物を浄化するという仕組みです。 とは言え、アンモニアは取り扱いが難しく危険なため、バスやトラックにそのまま積み込むわけにはいきません。そこで、まずは尿素水の形でタンクに貯蔵しておきます。尿素自体は化粧品などにも含まれる無害な成分です。

尿素水はエンジンの排熱で加水分解されるため、排気ガスに吹きかけることで、アンモニアガスになります。要するに、尿素SCRとは、尿素を外部から供給することでアンモニアを発生させ、排気ガス中の窒素酸化物を浄化するというシステムのことです。

尿素SCRシステム

尿素SCRシステムの利点

では、ディーゼルエンジンに尿素SCRを用いるメリットとは何でしょうか。排気ガスを浄化できるという性能はもちろんですが、コストがかからないという点が一番の魅力です。

ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化する方法は、DPFという他のやり方もあります。しかし、こちらは燃費が悪くなってしまう点がデメリットです。その点、尿素SCRには燃費が悪化する要因がありません。尿素水を常に補充する必要がありますが、燃料代に尿素水のコストを加えても、全体で見ればランニングコストはほとんど上昇しないのです。 また、白金などの貴金属を用いないため、システム自体もコストをかけずに搭載できます。低コストにもかかわらず耐久性が高く、低い排気温度でも浄化能力に期待ができるなど高い効果を得られるという点は、大きなメリットと言えるでしょう。

しかし、尿素タンクと噴射システムだけでなく、酸化触媒やアンモニアの排気漏洩防止装置などを装着する必要があり、車両の総重量が増えてしまう点はデメリットです。重量が増加すれば、その分荷物の積載量は減少します。 また、インジェクター詰まりを起こさないように定期的にメンテナンスする必要があることや、尿素水が切れてしまうとエンジンの再始動ができなくなる点も覚えておきましょう。ただ、各メーカーがシステムの改良を重ねているため、今後はより性能の良いシステムになるという期待も持てます。

≪まとめ≫

排気ガスの浄化方法は、運送業の方をはじめ、車を運転する方なら知っておきたい知識です。尿素SCRという名前は知っていても、それがどんな仕組みかわからなかったという方も多いのではないでしょうか。システムの特徴を把握して、より安全かつ低コストの運行を実現してください。