ニチアス技術時報

2013 No. 2

2013年 2号 No. 361〈製品紹介〉

排出ガス規制の動向とニチアスの自動車部品

自動車部品事業本部

技術開発部

開発課

本稿では，各国における自動車排出ガス規制

1．はじめにと排気ガス浄化処理技術動向，それに対応する弊社製品を紹介します。

自動車は現代の生活には不可欠な交通手段ですが，その一方では石油を大量に消費し，窒素酸化物（NOx）や粒子状物質（PM）などの大気汚染物質や地球温室効果ガスである二酸化炭素

2．排出ガス規制動向
2.1（CO2）の主要な排出源となっています。

各国における排出ガス規制

日本では，1966 年に「ガソリンを燃料とする

2011 年度エネルギー白書によれば日本におけ普通自動車及び小型自動車の一酸化炭素濃度規る石油消費量の約 40％を，二酸化炭素排出量の制」という排出ガス規制が制定されて以来，規約 17％を自動車用途が占めています。

制のレベルは年々強化されています。2009 年に

このような状況のもと，日本，米国，EU など

は「ポスト新長期規制」が国土交通省により告の先進国，さらに最近では中国をはじめとする示され（表 1）
，世界でも厳しい規制となってい新興国においても自動車の排出ガス規制が強化ます（表 2）。

されてきています。

次に米国では，2004 年から乗用車および軽量
表1

ポスト新長期規制［単位：g/km］
排出ガス規制値

自動車の種類NMHCCONOx

PM

コンバインモード※ 2

0.05

1.15

0.050.005

コンバインモード

0.05

1.15

0.05

0.005

コンバインモード

0.05

2.55

0.070.007

試験モード
乗用車
ガソリン・LPG 車

軽量車 GVW※1≦ 1.7tトラック・バス 中量車 1.7t ＜GVW ≦ 3.5t
重量車 3.5t ＜ GVW
乗用車

ディーゼル車軽量車 GVW ≦ 1.7t
トラック・バス 中量車 1.7t ＜GVW ≦ 3.5t
重量車 3.5t ＜ GVW

成分※3JE05 モード

0.23

16.0

0.70.010

コンバインモード

0.024

0.63

0.080.005

コンバインモード

0.024

0.63

0.080.005

コンバインモード

0.024

0.63

0.15

0.007

JE05 モード

0.17

2.220.70.010※ 1：GVW：Gross Vehicle Weight（車両総重量）は，自動車などにおいて最大定員が乗車し，最大積載量の荷物を積んだ状態の自動車全体の総重量をいう。
※ 2：コンバインモード，

2008 年からは，10・15 モードの測定値に 0.75 を乗じた値と JC08C モードの測定値に 0.25 を乗じた値との和で算出される値
2011 年からは，JC08H モードの測定値に 0.75 を乗じた値と JC08C モードの測定値に 0.25 を乗じた値との和で算出される値※ 3：NMHC：非メタン炭化水素，CO：一酸化炭素，NOx：窒素酸化物，PM：粒子状物質

─ 1 ─ニチアス技術時報

2.2

表 2 日米 EUにおけるガソリン乗用車の排出ガス規制値［単位：g/km］
成分

規制THC

※NMHC

CONOxPM0.005

日本

ポスト
新長期（2009）−0.0501.150.05

米国

Tier2（2004）−0.0562.620.044 0.006（2005）

EURO40.1

−

1.00

0.08

−EURO5（2008）

0.1

0.068

1.00

0.06

0.005

EURO6

0.1

0.068

1.00

0.06

0.005

EU（2015）2013 No. 2

排気ガス浄化処理技術の動向

先述した各国の排出ガス規制強化に対して，自動車メーカーは，いくつかの対応策をとっていますが，その最たるものが排気ガス浄化処理技術（触媒システム）によるものです。
2.2.1

ガソリンエンジン触媒システム

ガソリンエンジンから発生する有害成分（CO，NOx，HC）の浄化処理方法には，白金（Pt）・パラジウム（Pd）・ロジウム（Rh）などの白金族貴金属を耐熱性セラミックスからなる担体表面に担持させた三元触媒システムが主に用いら※ THC：全炭化水素れます。このシステムは高度な酸素センサー技術や電子式燃料噴射技術が確立できたことで初めて成立したシステムです。その浄化率は現在 99％程度まで高められています。

車を対象に，「ポスト新長期規制」とほぼ同レベルの「Tier2 規制」が施行されています。なおカ

本システムの課題として，①一時的に理論空

ルフォルニア州においては，「Tier2 規制」とは異燃比から外れた際に排気ガス浄化率が低下してなり「LEV2 規制（Low emission vehicle）」が施行しまうこと，②エンジン始動直後やアイドリンされており，より厳しい規制値となっています。

グなどの低負荷時においては触媒活性温度以下

一方，EU 各国においては，2009 年から乗用車となり，排気ガス浄化率が低下してしまうこと，と軽商用車を対象に「EURO5 規制」と呼ばれる③高温加熱による金属触媒の焼結（シンタリン排出ガス規制が施行されています。さらに 2014 年グ）により性能劣化すること，④白金族貴金属

9 月に「EURO6 規制」が施行される予定であり，の市場流通量が少なく価格変動が激しいことな

EU 各国で主流であるディーゼル車を対象に排出どがあげられます。

ガス規制が強化され，特に NOx と PM の排出基これらの課題に対して，高耐熱性触媒，超低準の引き下げに焦点が当てられています。

含有貴金属触媒などの開発が近年活発に行われまた新興国においては，先進国が長い時間をており，順次採用されてきています。
2.2.2

かけて導入してきた規制に短期間で追随する流ディーゼルエンジン触媒システム

れがあり，中国では既に小型車への「EURO4 規ディーゼルエンジンの排気ガス浄化処理は，制」が発効され，今後規制はさらに強化されてガソリンエンジンと比べ，CO，HC はあまり含いくことが予想されます（表 3）。

まれていないため，NOx と PM が主な対象とな

表３ 各国におけるガソリン乗用車の排出ガス規制の推移
地域

年

日本

2004

2005

新短期

2006

2007

2008

2009

2013

2014

2015

Tier2
LEV2

EURO3

中国
南アフリカ

2012
ポスト新長期

米国
LEV1 ／カルフォルニア LEV2インド

2011

新長期

米国

EU2010EURO4EURO2EURO1EURO5EURO3EURO6EURO4EURO2EURO3EURO1EURO2─ 2 ─

ニチアス技術時報

クス

ります。

TM2013 No. 2は，1,000℃の高温に耐え，繰り返し疲労

現在使用されている代表的なディーゼルエンに優れるため，安定した保持性能を有します。ま

ジン用触媒システムは，DOC（Diesel Oxidation

た，触媒の周りを覆うことで保温断熱性を付与Catalyst）と DPF（Diesel Particulate Filter）を組しており，触媒活性温度の維持にも役立ちます。

合せたもので，排気上流側の DOC で CO，NOx

弊社は世界的なアルミナ繊維製造メーカーでなどを酸化し，下流側の DPF で排気ガス中のあるサフィル社（英国）との業務提携により，PM を捕集・除去するものとなっています。この繊維から保持材までの一貫した生産と技術開発

触媒システムの課題は燃費の悪化や低負荷時のを可能としています。

NOx 処理が不十分になることです。燃費の悪化

3.2

スペーサ

は DPF で捕集した PM 除去のために，強制再生

排気系耐熱スペーサは排気ガスの高温化など処理で余分なディーゼル燃料を使うためです。

により，耐熱性はもちろんのこと，配管やフラン

そ こ で， 最 近 で は 尿 素 SCR（Urea Selective

ジなど金属部材の熱膨張，収縮に追従すること

Catalytic Reduction）システムや多孔質セラミッが必要となります。ソフトメッシュ

クフィルターに NOx 吸蔵型触媒を担持することコネルもしくはステンレスの金属繊維をメリヤで，HC，CO に加え微粒子と NOx を同時低減すス編みし，所定の長さにカットしたものを圧縮る DPNR（Diesel Particulate-NOx Reduction）シ成形した排気系耐熱スペーサです。弊社では金ステムなどが普及してきています。

属繊維の材質，線径や成形密度などを要求仕様

TMは，インに合わせた設計が可能です。

3．排出ガス規制と弊社製品

これらはエキゾーストマニホールドやフロントチューブの保温，排気二重管のスペーサ，イン

弊社は長年にわたり，超高温分野に関わる技術と材料を扱ってきた実績を活かして，排出ガサルカバー

ス規制対応製品を開発してきました。各排気系

フラー可変バルブ用緩衝材などの排気系部品に部位と弊社技術を表 4 に，弊社製品を表 5 に示

幅広く使用されています。

すとともに，その特長を以下に紹介します。

3.3（製品外観は本報 2・3 ページを参照）
3.1

TMと排気管の間のスペーサおよびマ

吸音断熱材

ガラス繊維，セラミックス繊維，アルミナ繊

触媒担体保持材

維などの無機繊維をブランケット，クロス，シー

触媒担体保持材エコフレックス

はアルミナ

トなどに成形した製品です。低温から使用条件にもしくはムライト系繊維をマット状に成形したより 1,000℃以上の高温までに耐えることができ，無膨張タイプの触媒担体保持材です。エコフレッ

排気系の断熱・保温用途としても使用されます。

TM

表4

各排気系部位と弊社対応技術

排気系部位技術トレンド

弊社対応技術エキゾーストマニホールド

排気ガス保温・二重管化・インシュレータによる保温・エキマニ後方レイアウト化

EGR システム

燃焼温度低下による NOx 低減

・排気ガスを吸気へ戻し再燃焼
・インシュレータによる保温

断熱技術
防音技術

フロントチューブ

排気ガス保温・二重管化
・インシュレータによる保温

保温技術

ガソリンエンジン触媒コンバータ

初期エミッション低減

・モノリス担体薄壁化
・触媒コンバータの直キャタ化
・保持材有機成分低減
・インシュレータによる保温保持技術
超高温材料技術
結合技術
保温技術

ディーゼルエンジン排気ガス後処理
システム

NOx，PM 低減

・酸化触媒（DOC）
・DPF システム・尿素 SCR システム・インシュレータによる保温保持技術
排気ガス漏れ防止
保温技術

─ 3 ─

超高温材料技術
保温技術
断熱技術

ニチアス技術時報

表5

特アルミナ /ムライト系繊維を成形 厚さ；したマット状触媒担体保持材
7.5-9.5mm

1,000

・担体保持性が安定
・高温耐久性に優れる
・低有機タイプインコネルもしくはステンレス
繊維をメリアス編みし，金型で 線径；
φ 0.15-.34mm
任意の形状に成形したもの

800

・任意形状に成形可・材質バリエーション
豊富

4517

ガラス繊維をフェルト状にニー 厚さ；
ガラスマット -GE ドル加工したマット状断熱材
4-15mm700

・断熱性に優れる・吸音性に優れる

4518

シリカリッチなガラス繊 維をシリカマット -GS フェルト状にニードル加工した 厚さ；4-15mm
マット状断熱材

800

・断熱性に優れる・吸音性に優れる

5120

ファインフレックス セラミック繊維を連続的に積層 厚さ；し，ブランケット状に成形後ニー 6-12.5mm
1300ブランケット ドル加工したマッ
ト状断熱材

1,300

・断熱性に優れる・吸音性に優れる・耐熱性が高い8982- アルミ加工クロス ガラスクロスの片側にアルミ箔 厚さ；
100
0.5-1.4mmを熱融着加工したクロス

550

・高い熱反射率・柔軟性に優れる

TOMBO
No.

製品名保持材

5350

エコフレックススペーサー6634

ソフトメッシュ遮熱材

弊社製品
最高使用温度※
（℃）

製品群

断熱吸音材

2013 No. 2

構

造

参考寸法

長6750

バーモサルシート 繊維・鉱物・結合剤などを混合，厚さ；1-6mm
抄造したシート状断熱材

800

・断熱性能に優れる
・遮熱カバーの制振性向上

6760

セラミック繊維・鉱物を結合剤
バーモフレックス を混合，抄造した加熱膨張性 厚さ；2-6mm
耐火シート

800

・安定した膨張性
・熱絶縁性に優れる

6600

インサルカバー

アルミメッキ鋼板をプレス成型したカバー。断熱材，制振材と 厚さ；1mmの組み合わせも可能。

−・断熱性に優れる
・吸音性に優れる

インサルカバー
インサルカバーにセラミック繊
6600- （コートフレックス
維マットを貼り合わせ，繊維飛 厚さ；7mm
G付き）
散防止加工したもの

600

・断熱性に優れる・吸音性に優れる・繊維飛散しにくい

8700

N-フレチューブ

アルミ箔，ガラスクロス，断熱ペーパーを組み合わせ，らせん層状 内径；φ 13-65巻きにしたフレキシブルチューブ

200・高フレキシブル性
・高い熱反射率8710

N-フレチューブ
HI

N-フレチューブの内径側に断熱 内径；φ 30-65
材を貼り合わせ加工したもの

400・高フレキシブル性
・断熱性に優れる・吸音性に優れる
・組み付け加工が容易

ボルテックスガス 金属製波形薄板とペーパーを交ケット互に重ねうず巻き状に巻いた円 厚さ；5mm
CR ボルテックス 状ガスケット

700

・組み付け易い500・要求に併せたビード設計のチューニング
可能

筒状断熱材

1804
シール材

1824−

メタルガスケットステンレス板に金型にてビードをつけたシール材。要求特性に 厚さ；0.25mm
応じ，複数積層させることもある。

※最高使用温度は使用環境などにより変わることがあります。

また，バーモサル ® シート，バーモフレック

インサルカバー TM は 3 次元設計により非常に複ス ® は繊維と鉱物，結合剤を混合し，抄造成形

雑な深絞り形状に加工することができます。要求したシート状断熱材です。後述する遮熱材イン機能に応じた設計により，放射音を抑制し，振サルカバー動による割れなどを最小化できます。さらに断TMの断熱・制振材としても使用され熱材を 2 層の金属板間に挟み込んだ 3 層タイプています。
3.4

遮熱材

インサルカバーや，排気管側に断熱吸音材を配置する仕様によTMり，遮熱のみならず断熱・保温・吸音・制振効

は，アルミメッキ鋼板やアルミニウム板などの金属板を 1 層もしくは 2 層果を発揮します。

積層した遮熱板で，エキゾーストマニホールド，

3.5

筒状断熱材 N- フレチューブ ，N- フレチュー

触媒コンバータをはじめ，排気系部品の遮熱カバーとして使用されます。

筒状断熱材
TMブ HI は排気管やホース，ケーブルなどに挿入TM─ 4 ─

ニチアス技術時報もしくは被せることにより，優れた遮熱，断熱性能を発揮します。
N- フレチューブ2013 No. 2

排気系ガスケットは，高温にさらされるため，熱影響によるフランジ変形への追従や，ビードはアルミ箔，ガラスクロス，へたり性などを考慮した設計が求められます。

断熱ペーパーを組み合わせ，らせん状層巻きに

弊社では要求仕様に合ったガスケット設計・評したプライアブルチューブで，ゴムホースやワ価を提案し多数ご採用いただいています。

TM

イヤーケーブルの熱害防止，保護材として使用されています。
N- フレチューブ

4．おわりにの内径側に断熱材を貼り合

弊社は「断つ・保つ」の技術で，省エネルギー，わせ加工した N- フレチューブ HI は，さらに省資源，また快適，安全な環境作りなどに役立高温となる部位である EGR パイプやフロントつ製品・技術の開発を進め，地球環境保全に貢チューブの断熱・防音材として使用されています。

献しております。今回は，排出ガス規制対応部

3.6

品を中心に解説しましたが，他にも『騒音低減』

TMTM

シール材（ガスケット）

排気系シール材として，ステンレス板にビー『燃費向上』『環境負荷低減』をキーワードに開ド加工を施したメタルガスケットや，V 字型の発された部品が，さまざまな部位で使用され，薄い金属フープと特殊ペーパーとを重ね合わせ好評を博しています。今後ともお客さまのご要てうず巻き状に巻いたボルテックス ガスケッ

望にお応えできるよう，ますます製品の改良とト，CR ボルテックス があります。エキゾース開発に努力していく所存です。

®

®

トマニホールドから触媒コンバータおよび排気なお，お問い合わせは自動車部品事業本部

管部位の各種フランジや，メンテナンス性が考（TEL：03 － 3433 － 7240）までお願いいたします。

慮された DPF のフランジに使用されています。

─ 5 ─