デリカに搭載された尿素SCRって何？──安藤眞の『テクノロジーのすべて』第4弾

三菱のデリカD:5がビッグマイナーチェンジを行い、ディーゼルエンジンのNOx浄化装置に尿素SCRが採用されました。すでに輸入車ではポピュラーな技術ですが、日本で販売される国産乗用車としては、トヨタ・ランドクルーザープラドに次いで二例目となります（欧州では09年にマツダがＣＸ−７に、商用車なら17年からハイエースなどに採用されています）。今回はこの尿素SCRについて、詳しく解説してみましょう。


TEXT：安藤 眞（ANDO Makoto）

　尿素はその名の通り、人間のおしっこから発見された物質で、タンパク質が分解されてできる代謝物です。尿「素」というと、酸素や窒素のような元素の仲間に見えますが、実際には CO(NH2)2 という化学式で表される有機化合物です。水素結合力が強い（水分子と結合しやすい）性質を利用して、保湿クリームなどに利用されていますから、女性のほうが馴染み深いかも知れません。




　では、これをどうやって使えば、NOxが浄化できるのでしょうか？　それにはまず、NOxの性質を知っておく必要があります。




　NOxとは、窒素Nと酸素Oが化合したもので、酸素の数が１個だったり２個だったりするので、便宜上「x」としています。窒素は他の元素とは化合しない「不活性ガス」として知られていますが、周囲の温度が1000℃を超えたあたりから活性化し始め、酸素と化合するようになります。しかも、窒素と酸素と高温さえあれば発生しますから、ガスコンロでも石油ファンヒーターでも、雷の放電でも発生します。発生量や発生する場所の都合で問題になっていないだけで、NOxはけっこうあちこちで発生しているんです。

排出物の化学的構造と、ユーロ規制における排出物量の経緯。（FIGURE：BOSCH）

　もちろんガソリンエンジンでも発生していますが、これは「三元触媒」という装置でほとんど浄化できてしまいます。もともとガソリンエンジンは、理論空燃比で燃やすのが基本です。理論空燃比とは、燃やしたときに酸素も燃料も残らない比率のことですから、窒素と化合する酸素が余らないわけですね。




　ところが実際には、ガソリン（ほぼ炭素Ｃと水素Ｈでできています）と化合しそこなった酸素が余り、それが窒素とくっついてNOxができてしまいます。しかし、これは三元触媒を通すことで交通整理され、NOxの酸素が引き剥がされて、燃え残ったＣやＨを酸化してくれるのです。




　ところが、これはディーゼルエンジンには使えません。基本的にリーンバーンなディーゼルは、排ガス中に酸素がたくさん混じっていますから、三元触媒でNとOを分離しても、すぐにまた別の酸素とくっついて、NOxに戻ってしまうんです。

三元触媒の構造と仕組み。この後処理装置は「すす」もトラップしていることからFour wayと名付けているようだ。（FIGURE：BASF）