ディーゼル排気液

小さなボトルと大きな缶、どちらも「AdBlue」とラベルが貼られている
1.5リットルと10リットルのAdBlue容器
日野トラックとそのSCRはディーゼル微粒子フィルター（DPF）の隣にあり、遅い燃料噴射による再生プロセスにより排気温度を制御して煤を燃焼させる[ 1 ] [ 2 ]
AdBlueポンプを使用する乗用車

ディーゼル排気液（DEF 、 AUS 32とも呼ばれ、 AdBlue [ 3 ]として販売されることもある）は、ディーゼルエンジンから発生する大気汚染物質の量を減らすために使用される液体です。具体的には、DEFは尿素32.5％と脱イオン水67.5％で作られた尿素水溶液です。DEFは選択触媒還元（SCR）で消費され、窒素酸化物（NO×ディーゼルエンジンからの排気ガス中に含まれるCO2（二酸化炭素）の量。[ 4 ]

その他の名前

DEFを定義する国際規格（ISO 22241）では、AUS 32（尿素水溶液32%）と呼ばれています。[ 5 ] DEFは、ドイツ自動車工業会の登録商標であるAdBlueとしても販売されています。

DEFは複数のブランドのSCRシステムで使用されています。BlueHDIはPSAグループのプジョー、シトロエン、DSオートモービルズなどの車両に、BlueTecはダイムラーAGに、FLENDS（Final Low Emission New Diesel System）はUDトラックスに使用されています。Blue Sky DEFはPrime Lubes, Inc.によって製造・販売されています。[ 6 ]

背景

ディーゼルエンジンは、煤を完全に燃焼させ、未燃焼燃料の排出を防ぐために、通常、リーンバーン空燃比（理論空燃比以上）で運転されます。過剰な空気はNOガスの発生につながります。×大気中の窒素から有害な汚染物質であるNOを除去する。選択触媒還元はNOの量を減らすために用いられる。×大気中に放出されます。別のタンクからDEFが排気管に噴射され、排気熱によってアンモニアに分解されます。SCR触媒内でNO×アンモニアによって還元され、水と窒素に変換されます。これらはどちらも汚染物質ではありません。そして、水と窒素は排気ガスを通して大気中に放出されます。[ 7 ]

SCRは日産ディーゼル株式会社によって自動車に応用され、最初の実用化製品である「日産ディーゼルクオン」が2004年に導入されました。石油業界と化学業界の協力を得て、2005年9月までに日本で1,300ヶ所のDEF供給ステーションのインフラが整備されました。[ 8 ]

2007年、米国環境保護庁（EPA）は有害な排気ガスを大幅に削減するための要件を制定しました。この基準を達成するため、カミンズ社をはじめとするディーゼルエンジンメーカーは、ディーゼル微粒子捕集フィルター（DPF）を使用した後処理システムを開発しました。

DPFは低硫黄軽油では機能しないため、2007年EPA排出ガス基準に適合するディーゼルエンジンでは、 DPFの損傷を防ぐために超低硫黄軽油（ULSD）の使用が義務付けられています。短い移行期間を経て、ULSD燃料は米国とカナダの燃料ポンプで一般的に使用されるようになりました。[ 9 ]

2007年のEPA規制は、 NOを削減した2010年のより厳しいEPA規制に備えるための暫定的な解決策として意図されていました。×レベルはさらに上昇した。[ 10 ] 2008年には、コンプライアンスに関する懸念はDEF配布のインフラに移った。[ 11 ]

DEFの排気ガスへの噴射率は、後処理システムによって異なりますが、通常はディーゼル燃料消費量の2～6%です。[ 12 ]この低い噴射率により、燃料の補充間隔が長くなり、タンクのサイズと車両のパッケージングスペースへの侵入が最小限に抑えられます。電子制御ユニットは、NOなどのパラメータに応じて燃料の添加量を調整します。×排気ガス中のアンモニア濃度（触媒コンバータの前、触媒コンバータの後、および触媒コンバータが複数ある場合は触媒コンバータの間）、現在のアンモニア充填レベル、[ 13 ]エンジンの運転温度および回転数。[ 14 ]

化学

DEFは尿素の32.5%溶液である（NH2）2CO 。これを高温の排気ガス流に噴射すると、水が蒸発し、尿素が熱分解して[ 15 ]アンモニア（NH3）およびイソシアン酸（HNCO）:

（NH2）2CO → NH3+ HNCO

イソシアン酸は水蒸気と反応して二酸化炭素とアンモニアに加水分解されます。

HNCO + H 2 O → CO 2 + NH3

これまでのところ、全体的には次のようになります。

（NH2）2CO + H2O → 2  NH3+ CO2

アンモニアは、酸素と触媒の存在下で、2種類の窒素酸化物を還元します。[ 16 ]

4NO +  4NH3+ O2→ 4 北2+ 6 時間2O（「標準SCR」）と
6 いいえ2+ 8  NH3→ 7 北2+ 12 時間2O（「NO 2 SCR選択触媒還元」）
いいえ+いいえ2+ 2  NH3→ 2 北2+ 3 時間2O（「高速SCR」）

NOの全体的な減少×尿素による場合は次のようになります。

2  (NH 2 ) 2 CO + 4  NO + O 2 → 4  N 2 + 4  H 2 O + 2 CO 2および
4  (NH 2 ) 2 CO + 6  NO 2 → 7  N 2 + 8  H2O + 4 CO 2と
(NH 2 ) 2 CO + NO + NO 2 → 2  N 2 + 2  H 2 O + CO 2

NO 2とNOの比率によって、どの反応が起こるか、またその速度が決まります。NO 2とNOが同量存在する場合、特に200℃から350℃の温度範囲で最も高い変換率が得られます。NOがNO 2よりも多い場合、高速SCRと標準SCRが順に行われます。NO 2がNOよりも多い場合、高速SCRとNO 2 SCRが順に行われますが、NO 2 SCRは標準SCRよりも遅く、硝酸アンモニウムが形成されて触媒コンバータが一時的に不活性化される可能性があります。[ 17 ]

冬季の運行

DEFは-11℃（12℉）で凍結します。[ 18 ] [ 19 ] SCR排気浄化システムを低温で機能させるには、十分な量の凍結DEFを可能な限り短時間、できれば数分以内に溶解させる必要があります。例えば、2010年のEPA排出ガス規制では、70分以内にDEF冷却剤を完全に流すことが求められています。[ 20 ] [ 21 ]

欧州では、規則（EC）No 692/2008 [ 22 ]の附属書XVI第10項に、-15℃（5°F）でエンジンを始動した場合、中心温度が-15℃（5°F）の凍結タンクからのDEFは20分以内に利用可能でなければならないと規定されている。

通常、凍結したDEFは、エンジンの熱（例えば、DEFタンクを通過するエンジン冷却水）によって溶解されます。この冷却水はサーモスタット式冷却水制御バルブによって制御されます。この方法では、SCR排気浄化システムが完全に作動するまでにかなりの時間がかかり、多くの場合1時間ほどかかります。[ 4 ]

DEFを解凍する（つまりSCRの完全な動作を可能にする）もう一つの方法は、DEFタンクに電気ヒーターを組み込むことです。このヒーターは、十分な量の凍結DEFを急速に溶解するために、適切なサイズ、位置、電力でなければなりません。ヒーターの一部が液体から出ている場合でも過熱しないよう、できれば自己制御式であるべきです。また、複雑なセンサーや温度調節システムを排除するためにも、自己制御式であることが望ましいです。さらに、DEFは約60℃（140°F）で分解し始めるため、ヒーターの温度は50～60℃（122～140°F）を超えてはなりません。この目的を達成するために、 PTCヒーターがよく使用されます。[ 23 ]

安全性と保管

尿素溶液は透明で、無毒であり、安全に取り扱うことができる。[ 24 ]尿素はアルミニウムなどの金属を腐食させるので、DEFは特別な容器に入れて保管・輸送される。[ 25 ] [ 26 ]これらの容器は通常ステンレス鋼で作られている。[ 26 ]自動車の選択触媒還元（SCR）システムとDEFディスペンサーは、尿素による腐食の影響を受けないような設計になっている。[ 25 ] DEFは直射日光を避け、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管することが推奨される。大量のDEFは、ポリエチレン容器（HDPE、XLPE）、グラスファイバー強化プラスチック（FRP ）、およびスチールタンクに保管できる。DEFは保管・輸送のために 中容量のバルク容器で取り扱われることも多い。

DEFは、少量または繰り返し使用する容器入りから、大量のDEFを必要とする消費者向けのバルクキャリアまで、様々な量で消費者に提供されています。2013年現在、多くのトラックストップにDEFポンプが設置されています。これらのポンプは通常、燃料ポンプの隣に設置されているため、運転手はトラックを動かすことなく両方のタンクにDEFを充填できます。[ 27 ]

ヨーロッパでは、従来の使い捨てプラスチック容器を使用する方法ではなく、ディーゼル排ガス液をポンプで供給するディスペンサーを備えたガソリンスタンドが増えています。これらのポンプ式ディスペンサーは商用車向けが多いですが、現在では、DEF（ディーゼル燃料）を容積単位で供給する必要がある乗用車の増加に対応するソリューションとしても注目され始めています。[ 28 ]

空港ではディーゼル地上サービス車両にDEFが必要になることがあるため、燃料システム凍結防止剤の代わりに誤ってDEFをジェット機に使用してサービスを行わないように、ラベルの貼付と保管を慎重に管理する必要があります。このミスは、飛行中のエンジン故障や地上待機の事故を複数回引き起こした原因となっています。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

供給不足

韓国

2021年12月現在、韓国は深刻なDEF不足に直面しており、経済に大きな混乱を引き起こしていた。この危機は、中国が9月に尿素輸出に対する義務的な検査を導入し、主要原料の出荷が減速した後に始まった。[ 32 ] 1月から9月までの間、韓国の尿素輸入の約97％が中国からのものだった。韓国は2015年以降、すべての新ディーゼル車に排ガス制御のためのSCRシステムに尿素ベースのソリューションを使用することを義務付けており、この規則は現在登録車両の約40％に影響を与えているため、不足は特に深刻だった。[ 33 ] パニック買いが広がるにつれて、韓国政府は買いだめを防ぎ、輸送と産業の運営を維持するために、DEFの供給を配給し、転売を禁止し始めた。[ 34 ] 不足を緩和するために、KC-330シグナス輸送機がオーストラリアに派遣され、追加のDEFを確保した。[ 35 ]

オーストラリア

2021年12月初旬、オーストラリア道路交通協会も、中国における尿素不足により、オーストラリア国内のDEF不足への懸念を表明した。[ 36 ]中国は国内供給とDEF価格の高騰を防ぐため、輸出量を制限した。12月中旬までに、オーストラリアには約7週間分のAdBlueが残っていた。[ 37 ] 12月14日、オーストラリアのIOR社は新工場を建設すると発表した。[ 38 ]

参照

参考文献

  1. ^ 「日野標準SCRユニット」日野自動車。2014年8月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年7月30日閲覧。
  2. ^ 「DPRの未来」（PDF）日野自動車. 2014年7月30日閲覧。
  3. ^ 「AdBlueの機能とは？」Eurol lubricants . 2020年5月18日. 2021年11月16日閲覧。
  4. ^ a b「DEFとは何か？」(PDF) . Cummins Filtration . 2021年3月23日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。
  5. ^ 「ISO 22241-4:2019 ディーゼルエンジン - NOx低減剤 AUS 32」。ISO（国際標準化機構）。2019年7月1日。
  6. ^ 「Prime Lubes Inc」 2014年11月5日。
  7. ^ “How it works” . H2Blu . 2017年11月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年7月9日閲覧。
  8. ^ “尿素CSRシステム（FLENDS）” [CSRシステム「FLENDS」].自動車技術会. 2021 年11 月 28 日に取得。
  9. ^ 「RV Tech Library - 2007年ディーゼルエンジン排出量」 www.rvtechlibrary.com . 2025年6月13日閲覧。
  10. ^ Mark Quasius (2013年5月1日). 「2010年EPA排出ガス基準とディーゼル排気ガス排出液」 . FamilyRVing . 2021年12月3日閲覧。
  11. ^ Brian Straight (2008年5月28日). 「DEFインフラは良好な状態」 . Fleet Owner . 2021年12月3日閲覧。
  12. ^ 「DEFの事実：何が真実で、何が嘘か？」mansfield.energy . 2024年12月9日. 2025年6月13日閲覧。
  13. ^ 「ダブルインジェクション技術による排気ガス処理」ボッシュ。2022年5月8日閲覧。
  14. ^ 「ディーゼルエンジンにおけるDEF液の仕組みと必要性」 Fuel Logic、2024年4月2日。 2024年12月16日閲覧。
  15. ^ Kuternowski, Filip; Staszak, Maciej; Staszak, Katarzyna (2020年7月). 「有限体積法によるディーゼル排ガス後処理システムにおける選択触媒還元（SCR）における尿素分解のモデリング」 . Catalysts . 10 (7): 749. doi : 10.3390/catal10070749 .
  16. ^ EP 2551009、Harris, Thomas M.、Ayyappan, Ponnaiyan & Dou, Danan、「高アンモニウム含有量および低凝固点を有するディーゼル排気流体配合」、2013年1月30日発行、Deere & Co.に譲渡。 
  17. ^ Koebel, Manfred; Madia, Giuseppe; Elsener, Martin (2002). 「低温におけるNOおよびNO 2の選択的触媒還元」. Catalysis Today . 73 ( 3–4 ): 239– 247. doi : 10.1016/S0920-5861(02)00006-8 .
  18. ^ 「AdBlueは凍結しますか？」 carsneedcare . 2023年5月。
  19. ^ Panayi, Adam (2017). 「よくある質問」 . discoverdef.com . 2017年12月29日閲覧。
  20. ^ 「DEF機器の配送と保管」 Cummins Inc. 2017年。 2017年12月29日閲覧。
  21. ^ 「ディーゼル排気ガス燃料に関する5つの真実と虚構」。Victory Blue - ディーゼル排気ガス燃料。2016年。2017年12月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年12月29日閲覧。
  22. ^ 2008年7月18日の規則（EU）No 692/2008は、軽乗用車および商用車（ユーロ5およびユーロ6）からの排出ガスに関する自動車の型式認可および車両の修理およびメンテナンス情報へのアクセスに関する欧州議会および理事会規則（EC）No 715/2007を実施および改正するものである。
  23. ^ 「ディーゼルエンジンSCRシステム用DEF解凍装置および方法に関する米国特許（特許番号11,629,624、2023年4月18日発行）」 patents.justia.com . 2025年6月13日閲覧。
  24. ^ 「3. 危険有害性の特定」（PDF）。尿素溶液32.5%の製品安全シート。Fertiberia 。2008年8月21日。p. 2。3.1 – 人体への影響…本製品は毒性が低く、健康に有害であるとは考えられていません。…3.1.5. – 長期的な影響：…尿素は、タンパク質の代謝によって体内に生成される物質で、尿とともに排出されます。
  25. ^ a b「ディーゼルトラックの尿素タンク――米国では2010年から法律化」 AAAS運営のEurekAlert。2008年11月10日。 2020年7月22日閲覧。
  26. ^ a b “Urea – Krampitz storage tanks” . 2016年10月5日. 2020年7月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年7月22日閲覧。
  27. ^ 「大手トラックストップ数社が燃料島にDEFポンプを導入、とチェーン幹部が語る」 Transport Topics . 2012年4月30日. 2025年6月13日閲覧。
  28. ^ 「世界のディーゼル排気流体ポンプ市場：タイプ別（1 gpm、6 gpm、7～9 gpm）、用途別（乗用車、トラック、農業機械、空港・埠頭車両、その他）、地域別（北米、ラテンアメリカ、欧州、アジア太平洋、中東・アフリカ）、2022年から2030年までの予測」Industry Growth Insights。2025年6月13日閲覧。
  29. ^ Epstein, Curt (2018年8月24日). 「DEF汚染燃料搭載のFalcon機、危機一髪」 AINオンライン. 2021年7月8日閲覧。
  30. ^ Thurber, Matt (2019年5月27日). 「DEF汚染により2つの告発が減少」 . AINオンライン. 2021年7月8日閲覧。
  31. ^ 「NBAA、燃料汚染回避のためDEF訓練の強化を推奨」全米ビジネス航空協会（NBAA）2020年8月17日。 2021年7月8日閲覧。
  32. ^ Kyung-min, Lee (2021年11月9日). 「韓国のディーゼル排気ガス浄化用液体不足はすぐには終息しない」 . The Korea Times . ISSN 0712-1733 . 2021年11月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年1月6日閲覧。 
  33. ^ Cha, Sangmi; Yang, Heekyong (2021年10月9日). 「尿素不足が韓国の運輸・エネルギー産業を脅かす」ロイター. 2021年12月6日閲覧。
  34. ^ Yang, Heekyong (2021年10月11日). 「韓国、尿素不足で尿素を配給、ドライバーはパニック買い」ロイター. 2021年11月17日閲覧。
  35. ^ 「DEFの販売量と販売業者が制限」 Korea JoongAng Daily . 2021年11月11日. 2023年10月17日閲覧。
  36. ^ Sparkes, David (2021年12月3日). 「ディーゼル危機でオーストラリアは停止の危機に瀕、運輸業界が警告」 ABCニュース. 2022年1月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年1月6日閲覧。
  37. ^ベロット、ヘンリー（2021年12月13日） 「中国が世界市場への弾圧を開始後、オーストラリアは重要なトラック輸送用化学物質の供給を拡大へ」ABCニュース、オーストラリア放送協会。 2021年12月13日閲覧。
  38. ^マクドナルド＝スミス、アンジェラ、エヴァンス、サイモン（2021年12月14日）「AdBlue危機により南オーストラリアの尿素ベンチャーが26億ドルの資金を調達」オーストラリアン・ファイナンシャル・レビュー。 2021年12月15日閲覧。
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