• 車種別
  • パーツ
  • 整備手帳
  • ブログ
  • みんカラ+

JB15のJB15的こころのブログ一覧

2018年04月06日 イイね!

<学校の勉強も役に立つシリーズ> 触媒その②

前回の「触媒その①」では、酵素について説明しました。

今回は本丸「三元触媒」について考えてみます。

私が子供の頃「昭和53年排気ガス規制」が義務付けられました。
それまでの排気ガス規制はCO(一酸化炭素)とHC(炭化水素)を減らせば良かったんです。
これは比較的簡単に処理できまして、まあ排気系統に高熱の部分を設けて、そこに空気を送れば、勝手に燃焼して、H2O(水)とCO2(二酸化炭素)になってくれます。

ところが、昭和53年排ガス規制では「NOx(窒素酸化物)も減らす必要が出てきました。

なんで、これらの物質を減らさないといけないのか、簡単にまとめます。
・CO(一酸化炭素)
燃料が不完全燃焼すると、排出される物質。
換気の悪い環境で練炭を使うと、一酸化炭素中毒になりますね。
COは血液中のヘモグロビン(酸素を体中に運ぶ物質)と結びつき、体中に酸素を送ることが出来なくなります。
そうなると体中が酸欠になるので、命にかかわります。

・HC(炭化水素)
ザックリいうと、ガソリンの燃え残り。
シンナー(最上級はトルエン)を吸い続けると、身体に悪影響を及ぼします。
昔のツッパリはシンナー遊びで、トルエンを吸っていましたが、手に入らない場合はガソリンで代用していました。
実際、ガソリンの蒸気を吸い続けると気持ち悪くなったり、頭痛がしたりしますね。
なので、これも減らさないといけない。

・NOx(窒素酸化物)
空気を高温、高圧にすると出来る物質。燃料が無くても発生します。
昔は「NOxは身体に悪影響を及ぼすか判らない」と言われたものですが、NO2(二酸化窒素)は水と反応して、硝酸、亜硝酸になります。
これが酸性雨の原因となるので、これも減らさないといけない。


まあ、文章で書くと「ああそう」と言ってしまいがちですが、あれも減らせ、これも減らせ・・・で当時の自動車メーカーは相当苦労したようです。

が、これらを一気に減らす方式が発明されました。
それが有名な「ホンダ CVCC」です。
原理については、皆さんで調べてください。
CVCCは触媒を一切使わず、CO、HCのみならず、NOxを減らすことに成功しました。

当然、他の自動車メーカーも真似すればいいんですが、そこには特許という厚い壁がある。
簡単にパクることができない。
更にCVCCは、希薄燃焼+点火時期遅めの組合せなので、燃焼効率が良くありません。
つまり出力も挙げられず、燃費も多少は犠牲になります。

そこに救世主として現れたのが「三元触媒」。
正体はPt(プラチナ=白金)です。

高温にしたプラチナに、排気ガスを通すと
・NOxはN2(窒素)とO2(酸素)に分解
・COとHCは、このO2と反応して、H2OとCO2になる
と排ガス中の有害物質を大幅に減らすことができました。

これ、エライ先生が考え抜いて発明した・・・という話を聴きません。
私は「偶然の発見」だったと思います。
実際、触媒の多くは「何故、化学反応に影響を与えるのか」が良く判っていないんです。

但し、このプラチナも万能では無く
・高温(800℃程度)じゃないと、作用しない
・理論空燃比じゃないと、作用しない
という条件が付きます。

温度については、エンジンを掛けて暫くすると、NOxの分解、CO、HCの燃焼で勝手に温度が上がってきます。
ウチのマーチでも、始動直後は触媒が作用せず、マフラーから変な匂いがしてきます。
C11ティーダ等は、始動直後から触媒を作用(活性化)させようとして、「前方吸気、後方排気」を採用しました。
現在のクルマの取説には書いてありませんが、三元触媒を採用した直後のAE70カローラの取説には「触媒が大変熱くなり、火災の恐れがあるので枯れ草の上で長時間アイドリングするな」と書いてありました。

以前書いたブログ「マフラーカッターの秘密」で「40年程前のクルマには当たり前のように装備されていましたが、その理由はなぜでしょうか?」という問題を出題しました。
正解は「パンストを守る為」。
800℃の触媒を通過した排気ガスは、マフラーから排出される温度も高い。そうするとご婦人のパンストとマフラーのパイプが接触した時、パンストに穴が開いちゃう・・・と昔の人は考えたんです。
で、パンストを守る為に昔のクルマにはマフラーカッターが標準装備されていました。


理論空燃比じゃないと作動しない理由は以下の通りです。
・燃料が濃い(リッチ)と、触媒が高温になりすぎて損傷してしまう
・燃料が薄い(リーン)と、NOxから酸素を奪うCO、HCが無いので、NOxの分解ができない
 なので、常にリーンで燃焼しているディーゼルエンジンには三元触媒が使えない。

この理論空燃比を保つため、エキマニにはO2センサーが取り付けられ、常に排ガスの酸素濃度をコンピュータが確認、混合気の燃料濃度を調節することが必要になってきました。



ところで、触媒の正体は「プラチナ=白金」と書きましたが、プラチナは金と同じくらい値段の高い金属です。
無垢のプラチナをクルマに取付けると、エライ値段になってしまいます。

なので、セラミック(瀬戸物ですね)の躯体の表面に、プラチナをごく薄くコーティングしたものが使われます。

三元触媒が実用化されたときは「ペレット触媒」が使われていました。
これ、プラチナをコーティングしたセラミックのツブツブを、触媒管に詰めた形式です。
が、この方式だと、排気ガスはツブツブの隙間を通る必要があるので、排気効率が悪い。
排ガスが抜けないんです。
このペレット触媒の所為で、ウチのAE70カローラは1500㏄、2バルブOHC、80馬力(グロス)、車体重量840㎏、5速マニュアル・・・という仕様でしたが、燃費が悪く8㎞/ℓしか走りませんでした。

現在は「モノリス触媒」「ハニカム触媒」といって、セラミックの躯体をハチの巣の様にして、排気ガスの流れを良くしたものが使われています。
これを採用したB12サニーは、カローラより車重が100㎏重くなっていましたが、燃費は12㎞/ℓと財布に優しいクルマになりました。
なので、現在のクルマの触媒を取外しても、馬力は殆ど上がりません。
それどころか、CO中毒で死んじゃう可能性もあります。
触媒を外すのは絶対にやめましょう。



でもさあ、こういう事を学校で習った記憶が無いんだな。オレ。
クルマの本と化学の参考書を交互に読みながらの「独学」だったんだな。
今回は<学校の勉強も役に立つ>の看板を外した方が良さそうですね。
Posted at 2018/04/06 23:46:46 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ全般 | 日記
2018年03月20日 イイね!

<学校の勉強も役に立つシリーズ> 触媒その①

このシリーズで、何時か「触媒」についてお話しようと思っておりました。

触媒の定義は「特定の化学反応の反応速度を速める物質で、自身は反応の前後で変化しないもの」であります。
まあ、ごく簡単に言えば「特定の化学反応を早くするけど、触媒自体は反応せず、増えたり減ったりしない」物質の事です。

いずれ、ガソリンエンジンの三元触媒については熱く語りますが、今回はもっと身近な触媒についてお話します。


私が学生の時に「ゼミ」といものがありまして、研究室の学生と教授があれこれ議論するんです。

議題はその都度、教授が決めるんですが、ある時は触媒について議論いたしました。
教授「身近な触媒って、どんなものがある?」
学生「・・・・・・」
JB15君「クルマの三元触媒です」
教授「それもありますが、他には?」
学生「・・・・」
JB15君「酵素です」
教授「酵素は違うでしょ」
JB15君「いや、触媒の定義に照らし合わせれば、触媒の範疇に入ります」
教授「しかし、酵素はタンパク質で有機物ですからね。触媒とは違うな」
JB15君「触媒は無機化合物だけ・・・という定義がありますか?」
教授「いや、無いけど、常識で考えれば・・・」
JB15君「じゃあ酵素は立派な触媒じゃないですか」
教授「・・・・」
JB15君「もっと言いましょうか。葉緑素ってありますね。あれも反応時に増減しませんが、CO2とH2Oを反応させて、糖分を作りますね。あれも立派な触媒です」

この後、「有機物は触媒ではない」「誰がそんなこと決めたんですか?」・・・・と延々2時間繰り返していました。

この時のゼミで、発言したのは教授と私だけ。
他の学生(修士課程含む)はポカーンとしているだけでした。

修士課程の学生が、この単純な議論に参加できないんですから・・・呆れたもんです。


で、さっきWikipediaで調べたら、こんな記述がありました。
「今日では反応の種類に応じて多くの種類の触媒が開発されている。特に化学工業や有機化学では欠くことができない。また、生物にとっては酵素が重要な触媒としてはたらいている。」
ええ、あの議論は私の「勝ち」です。


この酵素という物質はタンパク質で出来ております。
小学生の時、理科の実験で
・ご飯粒にヨウ素液を垂らすと、紫色になる(つまりデンプンが存在する)。
・ご飯粒を口に入れて、良く噛んで吐き出したものに、ヨウ素液を垂らしても色は変化しない
 (デンプンは存在しない)。
ご飯粒のデンプンは唾液に含まれる酵素によって、糖分に分解されます。
なので、ご飯粒を良く噛むと甘い味がしてきます。

この糖分は腸から吸収され、血液よって体中の細胞に運ばれます。
細胞内で酸素と反応(=燃焼)して、身体を動かすエネルギーになっています。
適切な化学反応式が無いので、ごく簡単に文字で表すと
炭水化物+O2(酸素)→H2O(水)+CO2(二酸化炭素)+熱(エネルギー)
となります。
酵素自体は反応しないので、この「文字式」には出てきません。


ところで、人間は体温が高すぎても、低すぎても死んじゃいますね。
・体温が高すぎると、酵素が破壊される(タンパク質は熱に弱い。卵をゆでると、ゆで卵になって
 元に戻りませんね。あれと同じです)
・体温が低すぎると、酵素が働かなくなる
となりまして、細胞内で糖分の分解ができなくなり、熱(エネルギー)が取出せなくなります。
なので、人間の体温は一定の範囲に保つ必要があるんです。

次回は(いつになるか判りませんが)、クルマの触媒について考えます。
Posted at 2018/03/20 22:37:25 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ全般 | 日記
2018年03月02日 イイね!

<学校の勉強も役に立つシリーズ> なんで鉄を使うのか

前回は<学校の勉強も役に立つシリーズ>融雪塩とサビについてお話ししました。
皆さんもご存知の通り、普通の鉄は簡単に錆びますね。

このサビについて、私は「炭素という不純物があるから、鉄は錆びる」と考察しました。
じゃあ、純粋な鉄はどうなのよ・・・が気になりますね。
実は純粋な鉄は錆びません。
この純粋な鉄を作る為には、鉄を蒸発させて、鉄のタネに付着させる・・・特別なという方法で作られます。
これだと、純度は99.999%程度でサビないんです。
が、大量に作るのが困難である為、身の回りでは使われることがありません。

また、鉄は炭素の含有量で硬さを調整できる(焼き入れでもで調整可)為、純度の高い鉄は用途が余り無いんです。


じゃあ、アルミやステンレスで作ればいいじゃん・・・となりますね。
実際、ホンダ・NSXはオールアルミボディだったし、外板にアルミを使ったクルマも多くあります。
映画で有名なDMC・デロリアンはステンレスがパネル(骨格は鉄)に使われていました。

でも、多くのクルマはサビる鉄で作られています。
何故でしょうか。

判り易くする為、表にまとめてみました。

ホントは硬度、ヤング率等を記載すべきなのですが、私、金属材料に疎い人間ですので、自分で説明できないことは乗せませんでした。

この表を見て判るのは「鉄の単価が安いこと」であります。
これが、ボディに鉄が使われる一番の理由です。

比重を見ると、アルミは他の金属に比べて半分以下の軽さです。
が、アルミは強度が低いので、鉄と同じ厚さでは十分な強度が得らえません。
なのでヘタなアルミホイールは、スチールホイールより重たくなります。
但し、鋳物にすれば強度が得られるので、シリンダーブロックやミッションケースには、軽量化の為、アルミが使われます。

錆び易さでは、鉄が圧倒的に不利ですね。
アルミは空気中の酸素と反応して、酸化アルミニウムができます。
酸化アルミニウムはアルミの表面のコーティングになって、内部まで酸化が進みません。
なので、アルミは空気中では錆びません。
但し、元々イオン化傾向が鉄より大きい金属である為、海水などに長時間浸すと、ボロボロになります。
ステンレスは鉄にクロム、ニッケルを混ぜた合金です。
元は鉄なのですが、結晶構造が変わる為、サビないんだそうです(理屈は忘れた)。

次にプレス成型性。
ホントはアルミとステンレスの成型性って良くないんです。
でも、アルミの灰皿はプレスで作っていますし、ステンレスでは流し台のシンクもプレス成型です。
しかも、両方共「絞り成型」といって、プレスの中では一番難しい形なんです。
これが世の中に出回っているので、成型性は鉄と同等としました。

溶接性はアルミが難しいんです。すぐ穴が開いちゃいます。
ステンレスも溶接温度が高いので、鉄より成型性が良くないんです。

加工性はアルミが柔らかいので一番簡単。なので、シリンダーブロックみたいに、後から加工される部品に使われます。
ステンレスは硬すぎて、加工性は良くありません。
なので、ホームセンターで売っている安価なドリルでは、ステンレスに穴を開けることが出来ません。

最後に板金性。
クルマをぶつけた時に、板金修正が出来るのは鉄とステンレスだけです。
アルミは板金修正すると、脆い材料なので割れてきます。
なので、アルミ外板を使ったクルマで深い凹みができると、パネル交換・・・ということになります。
普通のクルマは事故でフロント部分が潰れても、フレーム修正機で治すことができます。
ところが、NSXではこれができないので、フロントエンドをゴッソリ交換するんだそうでありまして、その為の補修部品が設定されてます。


この様に、鉄は防錆だけ施しておけば、他の金属よりも安くクルマを作ることができます。
なので、クルマのボディには鉄が使われているんですよ。

尚、鉄の名誉?の為に申し上げますが、硫酸を保存するタンクは普通の鉄です。
鉄は硫酸と反応して、不働態(金属表面に被膜ができ、内部まで腐食するのを防止する物質)を作るので、硫酸の保存には最適なんです。
Posted at 2018/03/02 23:43:57 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ全般 | 日記
2018年02月26日 イイね!

トミカ信号機

最近、うちの近所に

このタイプの信号機が増殖中であります。
最初に、この信号機を見た時、「なんオモチャっぽいな」と思い、密かに「トミカ信号機」と名付けました。

まあ、とにかく薄っぺらいんです。
でも、昔の電球式より断然見やすい。
どの信号が点灯しているか判らなくなっちゃう「疑似点灯」が皆無ですからね。

ところが、LED信号機は発熱しないから、雪が付着しやすいんだそうです。


で、私がトミカ信号機で困っているのは「隣の信号が全然見えない事」なんです。
LEDでも庇(ひさし)があるタイプは、庇に光が当たり「あ、隣が黄色になった。じゃ1速いれるべ」って、できるんですが、トミカ信号機は全く見えない。
発進する時の「心の準備」ができないんです。

なので、最近は「そろそろ信号変わるかな」と予測して、早めに1速に入れるようにしています。


最近駆逐されつつある「電球式信号機」も、いずれトヨタ博物館あたりで「懐かしの信号機」って、展示されるんですかね。
Posted at 2018/02/26 21:34:30 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ全般 | 日記
2018年02月23日 イイね!

AT車Nレンジ議論

先日Yahooニュースに「AT車で停止中にNレンジに入れるのは、機械にとってよろしくない」という記事が載っていました。

なんでも「発進時にN→Dに入れるとショックがあるので、トランスミッションに負担を掛ける」だって。

確かに負担はかかるけど、一番クルマに負担がかかるのは発進時です。
なんたって1t程度のモノを動かすんですから。
この負担に比べれば、Dレンジ入れた時のショックなんて、ままごとみたいなものです。
本当に機械に負担を掛けたくなければ、ずーっと一定の速度で走り続けるのが一番クルマに優しいんです。

止めっぱなしもダメ。
クルマって走ることを前提に設計されてますからね。
止めたまんまだと、エンジン内部が錆びたり、ブレーキが固着したり、タイヤが変形したりと、ろくなことになりません。

あと、クルマは加速、減速もしますが、これも機械に負担を掛けています。
発進、加速時は機械どころかボディなんか偶力で歪んじゃいます。

が、発進、加速、減速を繰り返してもクルマは簡単に壊れません。
そういうことを前提に設計されてますからね。
余程無茶なことをしなければ、そうは壊れたりしません。

あと自動車メーカーも、D⇔Nレンジ、O/DのON/OFF、2NDレンジ、Lレンジに入れても壊れないように設計しています。

更に言えば、30年程前にもAT車暴走ってのが話題になりました。
で、当時読んでいたCar and Driver」で自動車メーカーの設計担当者を呼んで、評論家が色々質問していました。
この記事では「なぜ暴走するのか」の明確な答えは返ってきませんでした。
が、「暴走を防ぐためにNレンジに入れるのは問題無い。日本の様に発進、停止が多い状況で、停止する度にNレンジに入れても、トランスミッションは壊れない様に設計している」とありました。

なので、Nレンジにパカパカ入れても、寿命に影響が出るほどの負担は掛けていません。

こんな枝葉の記事よりも、「機械の負担を減らす為に、ATFを定期的に交換しましょう」等のメンテナンス方法をキチンと書いて欲しいものです。
あと、正しいO/Dスイッチの使い方、2ND、Lレンジの使い方も紹介するべきです。



あと半年前に「AT車のNレンジは使うのか」という記事もありました。
これ、教習所の教官に取材した内容が記載されていましたが、教習所ではNレンジの使い方を教えないんです。
だからNレンジは必要ない。
あれは牽引される時だけ使うもの。
と書いてありました。

教習所様が教えることが全てなのか?
真冬の朝イチでMT車走らせると、トランスミッションオイルがカチカチになって、ギアを入れずらい事が多々ありますね。
その時、力業で入れようったって、そうはいきません。
シフトレバーがガリガリ弾かれるだけです。

この時、ダブルクラッチを使い、シフトレバーがスンナリ入るように運転すれば良いんです。
が、このダブルクラッチ操作は教習所様では、使ってはいけないワザなんです。
私が通っていた教習所様で、どうしても1速に入らない時がありまして、ダブルクラッチを使ったんですが、エライ怒られました。


教習所様はカウンターステアも教えませんね。
リアが流れた時、どうするのよ。
流れに任せるだけなの?
まあ、普通の運転者なら、リアが流れれば自然にカウンター当てますけど・・
でも教習所様は教えてくれませんね。


車庫入れの時に車外ミラー(当時はフェンダーミラーだった)の使い方も教えてもらった記憶がありません。
車外ミラーで、隣のクルマの端っこが見えたらOKとか、キチンと教えるべきでしょう。
こういう運転技術を教習所様が教えないから、「すいません、代わりに車庫入れしてくれません」って、3回頼まれたことあるぞ。オレ。


等々、人目を引くような記事がネット上には多々あります。
中には、こういう怪しいな記事もあります。
なので、その記事は正しいのか、インチキなのかを自分で判断する必要があります。

その為には、広い知識が必要なのだよ。
その知識を身に付ける為に、勉強するのだよ。
わかったかな、長男君。
Posted at 2018/02/23 23:54:48 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ全般 | 日記

プロフィール

「これ、どーすんよのさ http://cvw.jp/b/2540238/41367991/
何シテル?   04/18 22:43
生まれも育ちも関東のJB15です。よろしくお願いします。
みんカラ新規会員登録

ユーザー内検索

<< 2018/4 >>

1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930     

ファン

3 人のファンがいます

愛車一覧

日産 サニー 日産 サニー
前車B13が事故で大破してしまったので、事故翌日にこのクルマを注文。私は鞭打がひどく、営 ...
日産 マーチ 日産 マーチ
父はK11 5ドア車に11年乗っていたのですが、シリンダーヘッド付近より、LLCが漏れて ...
トヨタ カローラ トヨタ カローラ
1980年式。E70系カローラの初期型(丸目4灯ライト)セダン。 新車で父が購入した車。 ...
日産 サニー 日産 サニー
カローラの次に父が購入したクルマ。本当はカローラが良かったんですが、日産の営業の人が親切 ...

過去のブログ

2018年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2017年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2016年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
ヘルプ利用規約サイトマップ
©2018 Carview Corporation All Rights Reserved.