LPG自動車

LPG自動車は、LPGを燃料とするオットーサイクルエンジンを原動機とした自動車である。LPG車、プロパン車、LPガス自動車とも呼ばれる。

1. 概要
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LPG自動車は燃料にLPGを利用する自動車で、エンジンの基本構造はガソリンエンジンと差異はなく、燃料タンクや燃料と空気を混合する装置が大きく異なる。LPG自動車の製造あるいは製作を大きく分類すると、はじめからLPG自動車として自動車メーカーで製造される場合のほか、ガソリン車として製造、出荷された車両を自動車整備事業者等が改造する場合や、ディーゼル車として設計、製造された車両を製造元や改造施工業者が改造する場合に分けられる。

燃焼時の発熱量当たりのCO2}}排出係数は0.0590t·CO2}}/GJで、ガソリンや軽油よりも低く、 LPG利用を推進する団体により「化石燃料の中ではクリーンな燃料」として紹介されている。同一の車種で同一の積載量という条件の下で走行距離当たりのCO2}}を比較すると、ガソリン車よりも約6 - 13%、ディーゼル車よりも約7%、CO2}}排出量が少ないという調査結果も公表されている。煤煙がほとんど排出されず、PM が測定限界以下であることや、NOx排出量が低いことも特徴である。なお、日本で最初の自動車排出ガス規制である昭和47年排出ガス規制では、ガソリンとLPGは別に分類され、当時はLPGの規制の方が厳しくなっていた。

出力・トルク面では若干ガソリン車に劣る傾向があるが、実用性を損なうほどの差ではない。そのわずかな差も燃料供給のインジェクション化等で縮まる傾向にあり、さらにハイブリッド車にする等の他の機構との組み合わせにより体感できる差すらなくなりつつある。

日本においては、戦時体制による石油・ガソリン統制に際し、代用燃料車の一種として1940年頃に試用されたのが最初とされるが、LPガス自体が石油精製の副産物である性質から、国内の木材資源を原料とする木炭車や、国内のガス井からガス採取可能な天然ガス車のような普及には至らなかった。1950年代以降にLPガスが家庭の調理用途で広く用いられるようになり、LPガス単体での輸入が1961年以降本格化してくると、1962年〜1963年頃にタクシー用燃料としての使用が始まった。当時、燃料1Lあたりの単価がガソリンの半額程度で済む圧倒的な経済性が採用の動機となった。当初は既存ガソリン車を改造でLPG仕様にしたタクシーの火災事故が続発して問題になったが、ガス漏れ防止を中心とする配管面の設計・管理基準の厳格化で安全対策が急がれた結果、火災事故が激減、並行してガススタンドなどのインフラも整備されたため、1960年代後期以降にタクシー業界では本格普及した。タクシーの台数の多さもあり、後発の天然ガス自動車よりも、充填拠点の多さやその営業時間の長さではアドバンテージがある。日本におけるLPG車保有台数は2020年9月時点で約20万台。かつてより割合は減ったものの、日本のタクシーの8割はLPG車である。

2. オートガス
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LPG自動車用の燃料として販売されるLPGは、オートガスと呼ばれる。規格上はブタンとプロパンをブタン8:プロパン2の割合で混合したものであるが、プロパンの割合は地域や季節に応じて30%から99%の範囲で混合される。常温では1MPa以下の比較的低い圧力で液化し、体積が250分の1となることからガス燃料としては可搬性に優れる。オクタン価はハイオクガソリン並み以上の105程度である。

LPG自動車へのガス充填は、オートガススタンドと呼ばれる、LPG用の充填施設で行われる。2019年時点で世界の81000か所以上に設置されている。欧州では国によりばらつきはあるがガソリンスタンドと併設される例も多い。日本国内においては法規の関係上原則としてセルフ式のオートガススタンドは存在しないが、それらが存在する国・地域もある。充填口および充填ノズルの形状は国・地域によって異なる。

日本の場合、ガソリンスタンドと同様に、主にLPG事業者が元売の看板を掲げて運営していることが殆どで、タクシーの密集地域を中心に単独で設置している例、ガソリンスタンドに併設されている例もあるが、大半が中間充填所の内部設備の一部としての設置であり、この場合は建物用とタンクを共有している。また、LPG車を使う事業者自身が自家専用のオートガス充填設備を設置することもある。

日本のオートガススタンドは約1330か所。かつては全国で1900か所あったが、LPGハイブリッド車の普及による燃費向上や、LPG自動車自体の減少といった要因によるLPG販売減から、スタンド数の減少が続いており、特に地方部ではタクシーの燃料供給に難をきたす事態も起きている。

販売は1L単位で行われる。価格は国や地域により異なるが、ほとんどの国でガソリン・軽油より安価であり、世界で見た平均では軽油価格の55.1%、ガソリン価格の52.1%となっている。

日本の場合、1L = 117.2円 と他国同様ガソリン・軽油に比べて安価である。価格には国税である石油ガス税の9.8円/Lを含むが、ガソリン税の53.8円/Lより低く、また消費税以外の地方税を課している地域はなく、ガソリンよりも割高になるケースはない。

過去の比較では、一例として、2007年11月時点でレギュラーガソリンは145円、軽油は121円であるのに対し、LPGは84.1円である。2010年3月時点ではレギュラーガソリンは131.3円、軽油は110.5円に対し、LPGは85.0円である。天然ガスと比較すると、道路財源としての燃料課税は無税で、2007年4月の時点における東京地区の天然ガス価格は71.03-84.68円/Nm3となっている。

タクシーに乗った際の臭いは、ガス漏れ検知用の臭い成分が燃焼により化学変化を起こしているためだが、最近は自動車排出ガス規制強化で無臭になりつつある。排出ガス規制の強化前の車両であっても燃焼方式の近いガソリン車より排気の臭いは弱い。これは、ガソリン車は燃焼時にエンジンオイルの成分も取り込んで燃焼されるのに対し、LPガス車はこれが混ざらずに燃焼されるためである。

3. 構造
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LPG車はエンジン自体の作動原理は基本的にガソリン車と変わらず、燃料タンクからエンジンへの燃料供給装置までをLPG用としたものである。LPGのみを燃料とするもの、LPGとガソリンを併用するバイフューエル車、LPGと電気を用いるLPGハイブリッド車に分けられる。トヨタ・プリウスなどガソリン・電気のハイブリッド車を改造し、LPG・ガソリン・電気を使えるものもある。

3.1. ガスタンク
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LPGは圧力をかけて貯蔵されることから、常温常圧で液体のガソリンや軽油のタンクとは異なり、燃料容器は圧力に耐え、気密性を保つ構造とされている。注入口は弁機構が設けられ、充填の際にノズルと密着する構造となっている。

その形状から、多くはガソリン車の燃料タンクが設置されている場所に置換できず、トランク部分に設置される。他には荷室の床下に吊り下げたり、客席ではない車内に設置されることもある。日本国外では後改造向けに搭載する車両に応じて形状の異なる製品が製造されていて、欧州ではトランク内のスペアタイヤのスペースに収まるように円錐曲線回転体の形状をしたタンクや分割して複数の小型容器を組み合わせたタンクが流通している。充填式ではなくボンベ交換式の場合は、交換作業性も考慮された位置に設置される。車室内に設置された場合でも、ガソリンタンクではその給油方法などが原因となってタンク周辺に揮発したガソリンの匂いがすることが多いが、LPGタンクはその気密性から有意な匂いはほとんどしない。

欧州では、国際連合欧州経済委員会による法規で基準が定められ、LPG車の構造装置の基準は67号、レトロフィットシステムの基準は115号として、燃料容器も包括して一本化されている。日本では、車両構造が国土交通省管轄の「道路運送車両の保安基準」で定められているのとは別に、ガス容器は経済産業省管轄の「高圧ガス保安法容器保安規則」に分かれて基準化されている。そのため自動車検査登録制度とは別に、ガス容器の検査を6年毎あるいは2年毎に受けなければならない。ただし初年度以降の車検が1年毎の車両の場合、初回の容器検査に限り6年目の車検まで使用期限を延長できる。また、タクシーのように同一・同系車種が多く流通する車種の場合、使用中の車が容器期限を迎えた場合や期限切れの容器を搭載した中古車を入手した場合に、あらかじめ検査済みの容器と交換して済ませることが一般化している。

3.2. 燃焼ガス排気装置
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排気管全体の材質や太さなどの構造は共通するが、ガソリン車とは排気ガスの特性が異なるため、触媒、消音装置なども固有のものとなる。エキゾーストマニホールドについては、構造は同一のものであっても触媒一体型で生産されるケースが多いため固有部品となる。

3.3. 燃料供給装置
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エンジンにLPGを送る装置には、旧来の「ガスミキサー方式」と、「インジェクション方式」がある。インジェクション方式はLPGを一度気化させてから噴射する気体噴射方式と、液状のまま噴射する液体噴射方式に分かれる。

3.3.1. ガスミキサー
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ガスミキサーは古くから用いられている方式である。ボンベから液体で取り出したLPGを一度気化させ、「ガスミキサー」で気化したLPGと空気を混合、エンジンに吸入するものである。LPG供給量は吸入空気の量に応じて調節される。

主要構成は燃料遮断弁、レギュレーター／ベーパーライザー