1880年代のルドルフ・ディーゼルは、「自動車エンジンが来れば、私のライフワークは完了したと思う」と語っていたそうです。 彼は明らかに、自分の発明がどれほど大きなものであるかを知っていました。 しかし、ディーゼルのライフワークがどうであれ、ディーゼルエンジンそのものは完成にはほど遠かった。 ディーゼルエンジンは、まだ完成していなかったのだ。
1世紀以上たった今、ディーゼルエンジンの潜在的な効率は話題になっています。 これは、米国 EPA と NHTSA が、「フェーズ 2」大型車提案の一部として、ディーゼル エンジンの新しい効率規制の潜在的な厳しさを評価しているためです。 連邦政府機関は、実現可能な最大限の改善を達成するために大型車エンジンを規制し、準拠のコスト、技術のリードタイム、およびその他の考慮事項を適切に考慮して、技術強制基準を採用する権限を持っています。
最新の圧縮点火ディーゼル エンジンは、2013 年から 2014 年の認定エンジンに基づいて、燃料エネルギーの約 43%-44% をエンジン作業に転換する効率の良いエンジンで商業トラック運送業界を支配しています。 既存の効率と炭素の規制を満たすために、トラクターのエンジンは、2010 年から 2017 年にかけて燃料使用量と CO2 排出量を 6%、または年間約 1%削減することになりそうです。
6月の EPA/NHTSA の提案では、ディーゼル エンジンは、2017 年から 2027 年まで、単位作業あたりの燃料消費量と CO2 排出量を 4.2% 削減することになっています。 最終的な基準は、おそらくさらに 3 年間有効であるため、基準は 2029 年または 2030 年まで適用されることになります。 この場合、エンジンのCO2排出量は、2030年まで年平均0.3〜0.4％削減されることになります。
- トラクターのエンジン メーカーで最も生産量の多い Cummins は、エンジンが 2020-2030 年の時間枠内で、2017 年から 9%-15% の燃料使用削減を達成できることを示唆しています。
- West Virginia University (WVU) の研究者とのエンジン分析では、トラクター トレーラー ディーゼル エンジンは 2020 年以降の時間枠で 2017 年を基準として 10% 以上改善できることが示されています。
- NHTSA のための Southwest Research Institute による研究によると、ディーゼル トラクター エンジンは、フェーズ 2 の時間枠内で、2019 年を基準に燃料消費を 4% ～ 7% 、廃熱回収で最大 8% ～ 10% 削減できることが示されました。
- SuperTruck プログラムの次の目標は、さらに進んで、ピーク時のブレーキ熱効率を 55% にすることです。
最新のディーゼル技術によって、彼の最初のディーゼル設計の効率を 2 倍にできるかもしれないと知って、ルドルフ ディーゼルは何を考えただろうかと思わずにはいられません。
下図は、既存の 2014-2018 年の基準、提案されている 2017-2027 年の基準、および前述の WVU の研究に基づく技術展開の増加による技術の潜在力を、ブレーキ馬力時あたりの CO2 量で示しています。 図中の技術ポテンシャルは，WVU 研究の「2020+」エンジンパッケージの浸透により，トラクタエンジンは効率向上技術から最大 7%の改善を達成できることを示唆している（すなわち，摩擦低減，寄生虫，ターボチャージャー，後処理，燃焼最適化，および高度制御による改善から得られる）．
さらに、図の分析では、先進的なエンジン技術の普及が進むことを考慮しています。 2020+ の追加技術の普及率がより高く、有機ランキン サイクル廃熱回収 (WHR) システムの普及率が 15% (政府機関の想定通り) であれば、2027 年にフリート全体で最大 10% の CO2 改善が実現可能であることがわかります。 WHRと米国DOEのSuperTruck技術の普及率が高ければ、技術的な可能性はさらに高くなる。 この結果は、EPA-NHTSAが提案する基準値よりも大幅に低いCO2排出量は、2025年の時間枠で技術的に達成可能であることを示している。 究極のフリート全体の技術ポテンシャルは、2030年の時間枠で2014～2016年の米国DOEスーパートラックの実証実験の効率性を合理的に満たすことができます。
US Phase 1 (2014-2017) および提案されている Phase 2 (2018-2030) 規制基準、技術の潜在能力、廃熱回収 (WHR) を増加した技術の潜在能力、U.S.E.S.A. (米国) の規制基準および技術の潜在能力、およびU.S.E.S.A. (米国) の規制基準。S. DOE SuperTruck demonstrations.
保留中のエンジン基準に関する米国の決定は、今後 10-15 年間、ディーゼル エンジンの効率を大幅に向上させる唯一の実際の行動となる可能性があります。 そのため、新たな効率化技術に基づき、実現可能な限り技術の限界を押し上げるべきだという強い主張ができます。 そして、この決定は、同じ企業が同じエンジンをどこでも販売するため、グローバルなイノベーションに対してより広い意味を持つ。 インドも大型エンジンの効率基準を検討している。 中国、ヨーロッパ、メキシコ、その他の地域が同様の、ますます厳しくなる規制に追随すれば、同じ高効率のエンジンがディーゼル燃料のトラックの動力源となる可能性があります。