【自動車用語辞典:燃料「概説」】ガソリン、軽油からバイオマスまで。それぞれの燃料の特性と課題

■自動車用燃料の大半は化石燃料

●CO2削減のため代替燃料の開発も進行中

自動車用として一般的に使用されているほとんどの燃料は、石油から精製される化石燃料のガソリンと軽油です。一方で、「地球温度化ガスCO2の低減」や「化石燃料への依存からの脱却」のため、さまざまな代替燃料の開発も進められています。

クルマのエネルギー源であるさまざまな燃料について、解説していきます。

●ガソリンと軽油の違いは?

化石燃料のガソリンや軽油、灯油、重油などは、いろいろな成分が混合している原油を加熱して、蒸留温度を調整することによって抽出します。

ガソリンは、沸点が30~220℃程度、軽油は沸点が200~350℃程度の成分です。ガソリンは低温でも蒸発しやすいですが、軽油は高温にならないと蒸発しません。

・点火源を近づけて発火する引火点は、ガソリン約-40℃以上に対して軽油は約40℃以上です。
・点火源がなくても自ら発火する着火点は、ガソリン約300℃に対して軽油は約250℃です。

ガソリンは、蒸発しやすく点火源によって容易に着火するので、火花点火エンジンの燃料に適しています。軽油は、蒸発しにくいがガソリンよりも低い温度で自着火するので、圧縮着火エンジンの燃料に適しています。

原油の精製
分留温度の違いでさまざまな燃料が分離できる

●ガソリンオクタン価と軽油セタン価とは

ガソリンエンジン用燃料として重要な特性は、ノッキングし難い、アンチノック性です。アンチノック性を示す指標が、オクタン価です。ノッキングが発生しなければ、圧縮比を高く設定でき、熱効率を向上させることができます。

一方、ディーゼルエンジン用燃料として重要なのは、着火のしやすさです。その指標は、セタン価で表します。セタン価が高いと、低温時の始動性や排出ガス特性、騒音が良化します。

ガソリンの場合は着火しづらいこと、軽油の場合は着火しやすいこと、全く反対の特性が求められます。

●CNGとLPG

CNG(Compressed Natural Gas)は、圧縮天然ガスの略称です。

メタンガスを主成分とする天然ガスは、石油よりも埋蔵量が多く世界中の地下に存在するため、安く入手できます。クルマ用としては、天然ガスを気体のまま20MPa程度まで圧縮して、専用ボンベに貯蔵して使用します。課題は、常温で気体なので満タン時の走行距離が短いことです。

LPG(Liquefied Petroleum Gas)は、液化石油ガスの略称です。

プロパンとブタンの混合ガス燃料で、原油精製で得られる最も揮発しやすいガス成分です。0.2~0.8MPa程度の圧力をかけて、液化して専用タンクに貯蔵して使用します。

燃料費が安く満タンの航続距離も長いので、日本のタクシーのほとんどはLPG車です。

●バイオ(マス)燃料

バイオ燃料とは、再生可能なエネルギーの中で動植物から生まれた生物由来の燃料です。最大の特徴は、バイオ燃料の燃焼で発生するCO2が排出量としてカウントされない、「カーボンニュートラル」であることです。

したがって、ガソリンや軽油など化石燃料に代わる温暖化対策の有力な代替燃料と位置付けられています。

バイオ燃料には、原料としてトウモロコシやサトウキビを使用するバイオエタノール燃料と、原料として菜種油や大豆油、パーム(椰子)油、廃食用油などを使用するバイオディーゼル燃料(BDF)の2種類があります。

●カーボンニュートラル

カーボンニュートラルは、京都議案書で規定されている考え方です。

生物資源を原料とするバイオ燃料を燃焼させた場合も当然CO2は発生します。ただし、バイオ燃料の原料となる植物が、その成長過程で光合成によって大気中のCO2を吸収するため、この場合のCO2は排出量としてカウントしません。

バイオマス燃料
バイオマス燃料

自動車用燃料は、排ガス規制やCO2規制などの環境規制に対応するため、エンジンとともに進化してきました。エンジンの要求に応えるために燃料は進化し、また燃料性状に合致するようにエンジンは進化してきました。

本章では、ガソリンと軽油に加えて環境対応のための代替燃料CNGやLPG、バイオマス燃料について、詳細に解説します。

(Mr.ソラン)

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