JP2011241280A - ガソリンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子状物質の排出量が少ないガソリンの製造方法を提供する。
【解決手段】下記数式（１）で表されかつ粒子状物質の排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程を含み、これにより、粒子状物質の排出量が少ないガソリンを製造することを特徴とするガソリンの製造方法である。

［数式（１）中、ｉは、ガソリン中に含まれるｎ個の成分のそれぞれに対応付けされた番号であり、Ｖ．Ｐ（４４３Ｋ）_ｉは、ｉ成分の４４３Ｋにおける蒸気圧であり、ＤＢＥ_ｉは、前記ｉ成分の２重結合当量であり、Ｗｔ_ｉは、ガソリン中における前記ｉ成分の重量％である。］
【選択図】図６

Description

本発明は、ガソリンの製造方法に関する。詳しくは、粒子状物質の排出量が少ないガソリンの製造方法に関する。

ディーゼルエンジンから多く排出される粒子状物質は、煤、未燃炭化水素、硫化物および灰分から構成される。煤と未燃炭化水素は、燃料の不完全燃焼時に生成され、粒子状物質の主構成要素である。これらのうち、特に煤は分解され難く、大気中に長時間浮遊するため、人体への悪影響が懸念される他、地球温暖化への影響も懸念される。

そこで、例えば軽油燃料組成物において、粒子状物質の排出量と、燃料の性状との関係を数値化することにより、粒子状物質の排出量を低減する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−１６４２７１号公報

ところで、自動車分野における粒子状物質の発生源としては、ディーゼルエンジンが主と考えられていたが、近年では、ガソリンエンジンからも多くの粒子状物質が排出されているとの報告がなされている。また、このような状況の中、いち早く欧州ではＥＵＲＯ６により、ガソリンエンジンにおいても粒子状物質の排出規制の導入が検討されている。従って、ガソリンエンジンにおいても、粒子状物質の排出量を削減することは、火急の重要課題である。

しかしながら、ガソリンエンジンから排出される粒子状物質の排出量は、エンジンの構造や燃焼制御にも依存するが、ガソリンの構成成分による影響を大きく受けると考えられている。このため、例えば特許文献１で提案されている技術を、軽油とは構成成分が大きく異なるガソリンに適用したところで、十分な効果は得られなかった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒子状物質の排出量が少ないガソリンの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明に係るガソリンの製造方法は、下記数式（１）で表されかつ粒子状物質の排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程を含み、これにより、粒子状物質の排出量が少ないガソリンを製造することを特徴とする。

［数式（１）中、ｉは、ガソリン中に含まれるｎ個の成分のそれぞれに対応付けされた番号であり、Ｖ．Ｐ（４４３Ｋ）_ｉは、ｉ成分の４４３Ｋにおける蒸気圧であり、ＤＢＥ_ｉは、前記ｉ成分の２重結合当量であり、Ｗｔ_ｉは、ガソリン中における前記ｉ成分の重量％である。］

本発明に係るガソリンの製造方法では、上記の数式（１）で表されかつ粒子状物質の排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程を設けた。より詳しくは、ガソリンを構成する成分の蒸気圧、具体的には最も粒子状物質の排出量と良好な相関が得られる４４３Ｋにおける蒸気圧、２重結合当量および重量％濃度に基づいてＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを定義し、このＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程を設けた。
これにより、粒子状物質の排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値が小さいガソリン、即ち、粒子状物質の排出量が少ないガソリンを確実に製造することができる。

本発明によれば、粒子状物質の排出量が少ないガソリンの製造方法を提供できる。

排出粒子数（ＰＭＮ）測定システムの概略構成を示す図である。 ＮＥＤＣ走行時における各試験燃料のＰＭＮを示す図である。 １２０ｋｍ／ｈ定常走行時における各試験燃料のＰＭＮを示す図である。 ４４３Ｋのときの蒸気圧から算出した変数ＩとΔＰＭＮとの関係を示す図である。 変数ＩとΔＰＭＮとの間の決定係数Ｒ^２と温度との関係を示す図である。 ＮＥＤＣ走行時における試験燃料Ｎｏ．１〜１０のＰＭＮとＰＭ＿Ｉｎｄｅｘとの関係を示す図である。 ＥＵＤＣ走行時における試験燃料および市販燃料のＰＭＮとＰＭ＿Ｉｎｄｅｘとの関係を示す図である。 １２０ｋｍ／ｈ定常走行時における試験燃料および市販燃料のＰＭＮとＰＭ＿Ｉｎｄｅｘとの関係を示す図である。 市販燃料のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘと煤濃度との関係を示す図である。 世界中の市販燃料のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの分布を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。

本実施形態に係るガソリンの製造方法は、上記の数式（１）で表されかつ粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、以下「ＰＭ」という）の排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程を含むことを特徴とする。
以下、ＰＭの発生メカニズムと、ガソリンの構成成分がＰＭ排出量に与える影響とを説明しつつ、ＰＭの排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘについて詳述する。

先ず、ＰＭの発生メカニズムについて説明する。
ガソリンを構成する炭素と水素の比率（Ｈ／Ｃ比）を簡略化して２とした場合、完全予混合状態のガソリンを理論空燃比で燃焼させたときの反応は、下記式（１）で表される。このとき、不完全燃焼は起こらず、煤や未燃炭化水素（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ、以下「ＳＯＦ」という）は発生せず、ＰＭは排出されない。

また、完全予混合状態のガソリンを空燃比（以下、「Ａ／Ｆ」という）＝９．７で燃焼させたときの反応は、下記式（２）で表される。このとき、燃料は全て酸化されて一酸化炭素に変換されるため、煤やＳＯＦは発生せず、ＰＭは排出されない。

また、完全予混合状態のガソリンをＡ／Ｆ＝５で燃焼させたときの反応は、下記式（３）で表される。この式（３）から分かるように、Ａ／Ｆが５を下回ると、酸素不足により酸化されない炭素が存在するようになる。このとき、初めて煤やＳＯＦが発生し、ＰＭが排出されるようになる。

従って、通常、予混合燃焼されているガソリンエンジンにおいて、煤などによるＰＭの発生には、燃料の拡散燃焼が関係していると考えられる。ここで、拡散燃料とは、ピストンやシリンダー壁面に付着した燃料や、液滴として残留した燃料が、気化されずに液状で燃焼することを意味する。この拡散燃焼では、燃料が拡散しながら酸素と反応して燃焼するため、拡散速度が遅い成分は、酸素と出会う確率が小さくなり不完全燃焼を起こす。このため、燃料の拡散速度が速いほど、酸素と出会う確率が高くなり完全燃焼に近い状態となるため、煤などによるＰＭの発生が少なくなるものと考えられる。

また、燃料の拡散速度は、燃料の蒸気圧に大きく依存することから、ＰＭの排出量は、燃料の蒸気圧による影響を大きく受けると考えられる。また、例えば芳香族成分はＰＭを排出し易い傾向があることから、ＰＭの排出量は、燃料を構成する成分の分子構造による影響も大きく受けると考えられる。

上述したようなガソリンエンジンにおけるＰＭの発生メカニズムを考慮すると、ガソリンの構成成分がＰＭ排出量に与える影響は大きいと考えられる。しかしながら、ガソリンの構成成分とＰＭ排出量との関係については、十分な研究がなされていないのが現状である。

そこで、ガソリンの構成成分の中で、特にＰＭ排出量に関係が深いと考えられる芳香族成分を中心に、ガソリンの構成成分がＰＭ排出量に与える影響について検討した結果を、以下に説明する。

ガソリンの構成成分がＰＭ排出量に与える影響を調べるためには、ガソリンの組成を大きく変化させたときのＰＭ排出量を測定することが有効である。このため、種々の炭化水素を、ベースとなる燃料に添加したときのＰＭ排出量の変化と、添加した炭化水素の物性値との関係を調べるための試験を行った。

上記の試験に際しては、試験車両として、２．３Ｌターボチャージャー付のポートフューエルインジェクション（ＰＦＩ）エンジン搭載車を使用した。使用した試験車両のエンジン緒元を表１に示す。

ところで、ＰＭの測定方法には様々な方法が存在する。例えば、ＰＭをフィルターにトラップしてその重量を測定する重量法や、国連欧州経済委員会のＥＣＥ Ｒ８３に規定されている排出粒子数を測定する方法などがある。ここでは、欧州の排ガステストサイクルであるＮＥＤＣ（Ｎｅｗ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｃｙｃｌｅ）走行時、および１２０ｋｍ／ｈ定常走行時に排出される距離平均排出粒子数（以下、「ＰＭＮ」という）を測定した。

具体的には、点火時期や燃料噴射時期などの影響が現れないように、エンジンキャリブレーションデータは固定値とし、ＥＣＥ ８３で規定されているＰＭＰ法に従って測定を行った。また、ＮＥＤＣ走行での測定前には、ＮＥＤＣのプレコンディショニング走行を行い、２５℃の試験室に１２時間以上ソークした後に、測定を行った。１２０ｋｍ／ｈ定常走行での測定は、完全暖気状態で行った。
ここで、ＰＭＰ法における測定の対象は、エミッションとして排出されるＰＭのうち、ＳＯＦなどの揮発成分を取り除いた固体粒子である。

また、ＰＭＮの測定には、ＰＭＮ測定システム１を用いた。図１は、使用したＰＭＮ測定システム１の概略構成を示す図である。図１に示されるように、ＰＭＮ測定システム１は、ＰＭＮ測定装置１０と、ＣＶＳ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）希釈トンネル１１と、ＣＶＳ装置１２と、シャシダイナモメータ２０と、を備える。

シャシダイナモメータ２０は、試験車両Ｓの後輪をのせるローラ２１と、後輪からの力により回転するローラ２１から力を測定する測定部２２と、走行モードなどを制御する制御部２３と、冷却部２４と、を備える。
ＣＶＳ希釈トンネル１１およびＣＶＳ希釈装置１２は、希釈エアーにより、常時一定の分流比で排気を採取する。
ＰＭＮ測定装置１０は、ＰＭを希釈する希釈器と、ＰＭから揮発成分を除去する揮発成分除去器と、ＰＭ粒子を計測するＰＭカウンターと、を備える。ＰＭＮ測定装置１０の諸元を表２に示す。

使用した試験燃料の一覧を表３に示す。表３における沸点は、各試験燃料に添加した炭化水素などの沸点である。
表３の試験燃料Ｎｏ．１は、本試験のベース燃料であり、米国エミッション試験用ガソリンである。試験燃料Ｎｏ．２は、このベース燃料に、２，２，２−トリメチルペンタンの含有量が１０重量％となるように添加したものであり、試験燃料Ｎｏ．３〜１０は、このベース燃料に、表３に示す芳香族成分を主とした各種炭化水素またはエタノールを、試験燃料Ｎｏ．２で添加した２，２，２−トリメチルペンタンの炭素数と同等の炭素数に相当する量、添加したものである。
なお、各試験燃料は、１２０Ｌのドラム缶中に、上記のベース燃料と上記の各種炭化水素またはエタノールを加え、撹拌器により混合して調製した。

図２は、ＮＥＤＣ走行時における試験燃料Ｎｏ．１〜９のＰＭＮを示す図である。また、図３は、１２０ｋｍ／ｈ走行時における試験燃料Ｎｏ．１〜９のＰＭＮを示す図である。
図２および図３に示されるように、炭化水素を添加した試験燃料Ｎｏ．２〜９は全て、試験燃料Ｎｏ．１のベース燃料に比してＰＭＮが増加していることが分かる。上述した通り、ＰＭＰ法においてはＳＯＦなどの揮発成分は取り除かれるため、増加したＰＭＮは全て、煤や高沸点の多環芳香族炭化水素（以下「ＰＨＡ」という）であると考えられる。

また、図２および図３から分かるように、添加した炭化水素の沸点が高いほどＰＭＮの増加率が大きくなる傾向があり、特に芳香族炭化水素を添加した試験燃料（以下、「アロマ群」という）では、その傾向が顕著である。具体的には、沸点が４０９Ｋのエチルベンゼンを添加した試験燃料Ｎｏ．４では、ベース燃料に対してＰＭＮが約１．３倍であったのに対し、沸点が４９１Ｋのナフタレンを添加した試験燃料Ｎｏ．８では、ベース燃料に対してＰＭＮが約５．７倍であり、沸点の上昇に対してＰＭＮの増加率が大きいことが分かる。

一方、鎖式飽和炭化水素を添加した試験燃料（以下、「パラフィン群」という）では、例えば沸点が３７２Ｋの２，２，２−トリメチルペンタンを添加した試験燃料Ｎｏ．２のＰＭＮは、ベース燃料に対して約１．０倍であったのに対し、沸点がナフタレンと同等の４８９Ｋのドデカンを添加した試験燃料Ｎｏ．３のＰＭＮは、ベース燃料に対して約１．４倍である。このことから、パラフィン群は上記の芳香族群と比べて、沸点の上昇に対してＰＭＮの増加率が小さいことが分かる。

また、沸点が４５４Ｋのインデンを添加した試験燃料Ｎｏ．９は、インデンと同程度の沸点を有する他の炭化水素を添加した試験燃料と比べて、ＰＭＮが３倍以上である。このことから、インデンは他の炭化水素と比べて、ＰＭＮの増加に与える影響が大きいことが分かる。

ところで、炭化水素に限って言えば、一般的に沸点と蒸気圧には相関があり、沸点が低いほど蒸気圧は高い。そして、蒸気圧の高い成分ほど拡散速度が速く、より酸素と出会う確率が高いと考えられる。このため、より沸点の高い炭化水素が添加された試験燃料ほど、ＰＭＮの増加率が大きかったものと推測される。

また、アロマ群は、パラフィン群と比べて、添加した炭化水素の沸点に対するＰＭＮの増加率が大きい理由としては、添加した炭化水素の分子構造の差異が挙げられる。ここで、従来より、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭの構成成分の一つである煤やＰＨＡの発生メカニズムは、軽油中の高沸点成分量と、２重結合当量（以下、「ＤＢＥ」という）とでうまく説明できることが知られている。そして、これについては、ガソリンエンジンにおいても同様のことが言えると考えられる。即ち、煤やＰＨＡの発生は、ガソリンのＤＢＥに依存するものと考えられる。
この点、上記の試験では、パラフィン群のＤＢＥは０であるのに対して、アロマ群のＤＢＥは、添加した炭化水素の構造にもよるが、４〜７程度である。このため、アロマ群は、パラフィン群に比べて多量のＰＭが排出されたものと推測される。

また、インデンは、ＤＢＥがナフタレンと同じ５であり、沸点がナフタレンより低いにも関わらず、ＰＭＮがナフタレンよりも多い。これは、インデンはベンセン環を有するだけでなく、反応性に富み、ＰＨＡから煤への成長がより助長されるためと考えられる。

以上より、ガソリンのＰＭＮは、ガソリンを構成する成分の蒸気圧、ＤＢＥおよび反応性で決定されると考えられる。そこで、本発明者は、ガソリンのＰＭＮと、ガソリンを構成する成分の蒸気圧、ＤＢＥおよび反応性との関係について解析を行い、ＰＭの排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを定義したので、以下に説明する。

上記試験の結果から明らかであるように、インデンのような反応性の高い成分がガソリン中に含まれる場合、ガソリンのＰＭＮは著しく増加する。しかしながら、酸化安定度や反応性の観点から、通常、ガソリン中にはインデンのような反応性の高い成分が多量に存在するとは考え難い。このため、ここでの解析では、インデンの結果を除外して考えることとする。

上記の試験において、ベース燃料に添加した各種炭化水素の量は、試験燃料全体の約１０重量％を占めるものであることから、ＰＭＮの変化の原因は、ほぼ添加した炭化水素による影響と考えてよい。ここで、ＰＭの主構成成分である煤は、一般的にガソリンのＤＢＥが高いほど生成し易くなると考えられる。また、沸点が低く蒸気圧が高い成分ほど拡散速度が速く、より酸素と出会う確率が高いため、煤は生成し難くなると考えられる。従って、ＰＭＮの増加量ΔＰＭＮは、添加した炭化水素のＤＢＥと沸点Ｖ．Ｐを用いて、下記数式（ａ）で表わすことができると推測できる。

上記の数式（ａ）において、Ｗｔは、燃料全体における各構成成分の重量％である。このように重量％で加重を加えているのは、各構成成分の重量％、即ち炭素の量が多いほど、ＰＭ排出量に与える影響が大きいと考えられるからである。また、関数ｆ_ＤＢＥおよび関数ｆ_Ｖ．Ｐとしては、種々の関数が考えられるが、今回行った試験のみで定義することはできない。ここでは、それぞれの関数がΔＰＭＮに単純に比例および反比例するとした場合について、検証を試みた。具体的には、下記数式（ｂ）で表わされる新たな変数Ｉを定義し、この変数ＩとΔＰＭＮとの関係について調べた。

上記の数式（ｂ）において、関数ｆ_ＤＢＥをＤＢＥ＋１と設定したのは、パラフィン群のＤＢＥが０となって、パラフィン群ではＰＭが全く排出されないことになってしまうことを回避するためである。従って、パラフィン群が基準となるように、ＤＢＥに１を加えたもので評価を行った。

図４は、４４３Ｋのときの蒸気圧から算出した変数ＩとΔＰＭＮとの関係を示す図である。図４に示されるように、変数ＩとΔＰＭＮとの間には強い相関があることが分かる。
また、図５は、変数ＩとΔＰＭＮとの間の決定係数Ｒ^２と温度との関係を示す図である。図５に示されるように、最も決定係数Ｒ^２が大きくなるのは、温度４４３Ｋのときであることが分かる。即ち、これは、上記の試験において、ベース燃料に添加した各種炭化水素のＤＢＥ＋１の値と、４４３Ｋのときの蒸気圧とから得られる変数Ｉとで、ΔＰＭＮをうまく説明できることを意味する。

上述した通り、新たに定義した変数Ｉは、ベース燃料に炭化水素を添加したときのＰＭ排出数の増加をうまく説明できるものであることが分かったが、上記の試験で添加した炭化水素は、パラフィン成分と芳香族成分のみである。このため、例えばオレフィンやナフテンなどに対しても、上記と同様の考え方が適用できれば、ガソリンの構成成分の変数Ｉの値は、かかる構成成分がＰＭＮに与える影響度合いを表すと言える。即ち、ガソリンは約２００〜３００種類の炭化水素群で構成されていることから、これら全ての構成成分において変数Ｉを算出し、算出した変数Ｉを全て加算した値が大きいほど、そのガソリンはＰＭ排出量が多いガソリンであると考えられる。

そこで、本発明者は、下記数式（１）により表され、かつＰＭの排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを定義した。

上記の数式（１）において、ｉは、ガソリン中に含まれるｎ個の成分のそれぞれに対応した番号であり、ｉ＝１、２、３、・・・・ｎである。Ｖ．Ｐ（４４３Ｋ）_ｉは、ｉ成分の４４３Ｋにおける蒸気圧であり、ＤＢＥ_ｉは、前記ｉ成分の２重結合当量である。また、Ｗｔ_ｉは、ガソリン中における前記ｉ成分の重量％である。

ここで、上記の試験で使用した各試験燃料について、ＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを算出した結果を、表４に示す。ＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの算出に際しては、米国材料試験協会のＡＳＴＭ Ｄ−６７２９で規定されているＤＨＡ（Ｄｅｔａｉｌｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ）に従ってガソリン成分の分析を行い、その結果を用いた。また、ガソリンについてＧＣ−ＭＳ測定を行い、その測定結果から各炭化水素成分の同定を行った。

図６は、ＮＥＤＣ走行時における試験燃料Ｎｏ．１〜１０のＰＭＮと、上記算出したＰＭ＿Ｉｎｄｅｘとの関係を示す図である。図６に示されるように、ＰＭＮとＰＭ＿Ｉｎｄｅｘとの間には、強い相関があることが分かり、上記で定義したＰＭ＿Ｉｎｄｅｘは、ガソリンのＰＭの排出のし易さの指標として非常に有効であると言える。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態に係るガソリンの製造方法では、上記の数式（１）で表されかつＰＭの排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程を設けた。より詳しくは、ガソリンを構成する成分の蒸気圧、具体的には最もＰＭの排出量と良好な相関が得られる４４３Ｋにおける蒸気圧、２重結合当量および重量％濃度に基づいてＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを定義し、このＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程を設けた。
これにより、ＰＭの排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値が小さいガソリン、即ち、ＰＭの排出量が少ないガソリンを確実に製造することができる。

上記のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程では、結果としてＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを小さくすることができれば特にその処理内容については限定されない。例えば、低沸点でＤＢＥの小さい炭化水素を所定量添加することにより、ＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを小さくすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

［実施例１：市販燃料での検証］
先ず、表５に示す市販燃料Ｎｏ．１〜８について、上記の数式（１）により、ＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを算出した。各市販燃料のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘ算出結果は、表５の通りであった。

上述した試験燃料Ｎｏ．１〜１０と、これらの燃料とＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値が異なる表５の市販燃料Ｎｏ．１〜３について、上述した試験車両を用いて、完全暖気状態からのＥＵＤＣモード（欧州の試験モードで特殊な都市モード）走行時、および１２０ｋｍ／ｈの定常走行時に排出されるＰＭＮを測定した。ＰＭＮの測定には、上述したＰＭＮ測定システムを用いた。

図７は、ＥＵＤＣ走行時における試験燃料Ｎｏ．１〜１０および市販燃料Ｎｏ．１〜３のＰＭＮとＰＭ＿Ｉｎｄｅｘとの関係を示す図である。また、図８は、１２０ｋｍ／ｈの定常走行時における試験燃料Ｎｏ．１〜１０および市販燃料Ｎｏ．１〜３のＰＭＮとＰＭ＿Ｉｎｄｅｘとの関係を示す図である。
これらの図に示されるように、走行モードの違いによらず、市販燃料のＰＭＮとＰＭ＿Ｉｎｄｅｘとの関係は、試験燃料のそれと合致することが分かった。この結果から、ＰＭ＿Ｉｎｄｅｘは、市販ガソリンのＰＭの排出のし易さの指標として非常に有効であることが検証された。

［実施例２：異なるエンジンでの検証］
上記の市販燃料のうち、それぞれ異なるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを有する市販燃料Ｎｏ．１および４〜７について、上述した試験車両に搭載されたエンジンとは異なるタイプの試験エンジン単体を用いたベンチテストを行い、当該試験エンジンから排出される排気中の煤濃度の測定を行った。試験エンジンの運転条件としては、エンジン回転数を３０００ｒｐｍとし、全負荷とした。また、煤濃度の測定には、ＡＶＬ社製のマイクロスートセンサーを用いた。なお、使用した試験エンジンの緒元を表６に示す。

図９は、市販燃料Ｎｏ．１および４〜７のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘと煤濃度との関係を示す図である。図９に示されるように、市販燃料Ｎｏ．１および４〜７のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘと煤濃度との間には、強い相関があることが分かった。ここで、煤はＰＭの主構成成分であることから、煤濃度の増減はＰＭＮの増減と同義であると考えられる。従って、上記の試験エンジンにおいても、ＰＭ＿ＩｎｄｅｘとＰＭＮとの間には強い相関があることが分かり、ＰＭ＿ＩｎｄｅｘがＰＭの排出のし易さの指標として有効なものであることが検証された。
なお、本発明者の研究により、このＰＭ＿Ｉｎｄｅｘは、燃焼効率の高さから近年注目されている直噴エンジンに対しても有効に適用できることが検証されている。

［実施例３：世界中の市販燃料への適用］
ＰＭの排出のし易さの指標として有効であることが検証されたＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを、世界中の市販燃料に適用した。具体的には、２００８年の夏から２００９年の夏にかけて、世界の主要国からサンプリングした全１３４５サンプルのガソリンについて、ＰＭ＿Ｉｎｄｅｘを算出した。各国のガソリンのサンプル数は、表７に示す通りであった。なお、ＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの算出に際しては、米国材料試験協会のＡＳＴＭ Ｄ−６７２９で規定されているＤＨＡに従ってガソリン成分の分析を行い、その結果を用いた。

図１０は、表７に示した世界中の市販燃料のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの分布を示す図である。具体的には、図１０の棒グラフは各ＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの頻度を表わしており、曲線はその累積頻度を表わしている。図１０に示されるように、サンプリングした市販燃料のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘのうち最も小さな値が０．６７、最も大きな値が３．８６であり、世界各国で市販されているガソリンのＰＭ＿Ｉｎｄｅｘは、非常に幅広い分布を持つことが分かった。この結果から、ＮＥＤＣ相当の走行状態で考えれば、世界各国の市販燃料は、ＰＭＮで１０倍程度の差があるものと考えられた。

また、上述した表３の試験燃料Ｎｏ．１（米国エミッション試験用ガソリン）を基準に考えると、この試験燃料Ｎｏ．１のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘが１．３６であることから、世界各国で市販されているガソリンの７０％が、試験燃料Ｎｏ．１よりもＰＭを排出し易いガソリンであることが分かった。
同様に、上述した表５の市販燃料Ｎｏ．８（ＥＵＲＯ５認証ガソリン）を基準に考えると、この市販燃料Ｎｏ．８のＰＭ＿Ｉｎｄｅｘが１．６１であることから、世界各国で市販されているガソリンの４０％が、試験燃料Ｎｏ．１よりもＰＭを排出し易いガソリンであることが分かった。

ところで、上述したように、エンジンハードでＰＭの排出量を低減するためには、エンジンに供給した燃料を極力気化させることが重要である。しかしながら、低温始動時において、蒸気圧が低いガソリン成分を短時間で完全気化させることは容易ではない。特に、直噴エンジンはシリンダー内に直接燃料を噴射するため、燃料が気化する時間がＭＰＩエンジンに比べて短くなることや、シリンダーやピストンに燃料が付着して気化を妨げる可能性が高い。従って、ガソリンエンジンからのＰＭ排出量を低減するためには、世界各国で市販されているガソリンを、米国エミッション試験用ガソリンレベルやＥＵＲＯ５認証ガソリンレベルに改善することが重要であり、これにより、全世界でガソリンエンジンから排出されるＰＭを大幅に削減できると考えられた。

１…ＰＭＮ測定システム
１０…ＰＭＮ測定装置
１１…ＣＶＳ希釈トンネル
２０…シャシダイナモメータ
Ｓ…試験車両

Claims (1)

1. 下記数式（１）で表されかつ粒子状物質の排出のし易さの指標となるＰＭ＿Ｉｎｄｅｘの値を小さくする工程を含み、これにより、粒子状物質の排出量が少ないガソリンを製造することを特徴とするガソリンの製造方法。
   

   

   ［数式（１）中、ｉは、ガソリン中に含まれるｎ個の成分のそれぞれに対応付けされた番号であり、Ｖ．Ｐ（４４３Ｋ）_ｉは、ｉ成分の４４３Ｋにおける蒸気圧であり、ＤＢＥ_ｉは、前記ｉ成分の２重結合当量であり、Ｗｔ_ｉは、ガソリン中における前記ｉ成分の重量％である。］

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