成果報告書詳細
管理番号20090000000065
タイトル平成19年度-平成20年度成果報告書 革新的次世代低公害車総合技術開発 「次世代自動車の総合評価技術開発」
公開日2009/8/26
報告書年度2007 - 2008
委託先名財団法人日本自動車研究所
プロジェクト番号P04013
部署名省エネルギー技術開発部 研究開発グループ
和文要約本テーマは、本NEDOプロジェクトにて開発された革新的低公害のエンジン、車両システム(以下、革新的システムと略す)の排出ガス等の評価を目的とした。[革新的システム排出ガスの評価]大型エンジン1台と小型車両1台の革新的システムを選定した。また、革新的システムの性能を既存システムと比較するために、対照用の大型エンジン2台および小型車両1台を選定した。これらのエンジンおよび車両について市販軽油を用いて、JE05モード(エンジン)とJC08モード(車両)試験を実施した。粒子やNOxなどの規制物質とともに、粒子個数や微量成分を計測した。また、培養細胞への排出ガス曝露を実施した。その結果、革新的システムはNEDO設定のpost新長期規制より厳しい粒子排出量とNOx排出量目標値を達成した。また、革新的システムから排出されるナノPMは、対照エンジンや車両に比して、大きく低減されていることが分かった。レーザーイオン化TOFMSを用いて過渡走行時の微量成分排出特性を調べた結果、革新的システム排気から芳香族成分は検出されなかった。革新的システムからの微量成分排出量は、対照エンジン・車両に比して大きく低減された。エームス試験結果では革新的システム排気粒子抽出物の変異原性は認められなかった。革新的システム排気を培養細胞曝露装置を用いてA549細胞(ヒト肺上皮細胞)に暴露した結果、細胞への毒性は認められなかった。細胞のHO-1遺伝子発現が亢進したことから酸化ストレスがわずかに増強するが、IL-1β遺伝子発現の亢進作用が減弱したことから炎症は減弱することが予測され、革新的システム排気影響の悪化はないと判断された。[排出ガス曝露による健康影響評価]エンジンシステムの改良による排気の健康影響への軽減効果を確認するため、実験小動物(ラット)を用いた短期(急性)吸入曝露試験を行った。尿素SCRエンジンと従来のディーゼルエンジン(対照エンジン)を用い、量・影響関係の曝露群を設定し、肺の炎症を中心に両エンジンからの排気の影響を評価した。尿素SCRエンジン排気の肺組織内炭粉貪食マクロファージやII型上皮細胞の増生、BALF内リンパ球や血中酸化ストレスマーカーの変化は対照エンジン排気よりも軽微であった。遺伝子解析結果では、尿素SCRエンジン排気で肺、対照エンジン排気で心臓、大脳への影響が示唆された。また、エンジンシステムの違いによる排気の影響を粒子およびNO2濃度を同一にして調べた結果、尿素SCRエンジン排気の肺組織は影響が認められなかったが、対照エンジン排気では軽微な影響が認められた。以上の結果から、尿素SCRエンジン排気が健康に及ぼす急性曝露影響は、従来のディーゼルエンジン排気と比べて概ね軽減されていると判断できた。[大気質改善効果予測]革新的システムの導入普及による大気環境改善効果の把握を目的として、自動車排出量、広域および沿道の大気環境濃度のシミュレーション計算を実施した。革新的システムの排出係数としては、規制モードだけではなく低速モードの排ガス試験結果も使用した。その結果、革新的システムの導入により、2020年自動車NOx排出量は関東圏で56%低減、東京23区内で62%低減となり、低速域の排出量増加が少ない開発システムの導入効果が、平均車速が低い都心部において大きいことが示された。本プロジェクトで開発された革新的システムの導入普及は、特に沿道NO2大気環境改善に効果があるとの予測結果が得られた。
英文要約Title: Comprehensive Technological Development of Innovative, Next-Generation, Low-Pollution Vehicles. Integrated assessment (FY2007-FY2008) Final Report
This theme is aimed for evaluation of the exhaust emissions emitted from the innovative reduction technologies developed by NEDO clean diesel project (We call it as the innovative system hereafter). [Evaluation of exhaust emissions] The innovative systems of heavy duty engine and passenger car were tested on dynamometers with the comparison contrasts of conventional systems. Regulated and unregulated emissions such as particle numbers and hazardous air pollutants were measured with the test modes of JE05 for engines and JC08 for vehicles. The test results of innovative systems showed very low level of PM and NOx mass emissions and satisfied the targeted emissions value decided by NEDO severer than post long-term regulation values start from 2009. PM number and unregulated emissions of the innovative system were decreased compared with conventional emissions. We evaluated the toxicological effects of emissions on human lung epithelial cell line, A549 with a cultured cell exposure system. The survival rate in a cytotoxicity assay did not change by the innovative system emissions. Interleukin 1β (inflammation marker) gene expression induced by the innovative system emissions was less than those of conventional emissions. These results suggested that the innovative system emissions might be improved in inflammation mechanism of human cell. [Exposure study of animals] Short-term inhalation experiments were performed using rats exposed to the urea SCR system emissions to identify the health effects compared with the conventional emissions. In the same dilution series experiment, we compared the effects of two systems emissions on rat lung by dose-dependent relationships. Gene analysis suggested that urea SCR emissions affected changes of gene expressions compared with conventional emissions. But, the numbers of alveolar macrophages with particles and the concentration of serum oxidative stress marker showed a little change for urea SCR emissions. These changes were smaller than those of conventional emissions. These results suggested that health effects of the urea SCR emissions on rats were reduced, as a whole, compared with the effects of the conventional emissions. [Estimation of Air Quality Improvement] For investigating the air quality improvement by popularizing the innovative system vehicles, emission amount from vehicles, regional and roadside air qualities were estimated. The NOx emission of low traveling urban test mode of the innovative systems showed very low level against the conventional emission factors increased. In results of simulations in year 2020, the reduction rates of NOx emission amount from vehicles are 56% in Kanto area and 62% in Tokyo Metropolitan area. These shows the popularization of the innovative system is effective for low traveling speed condition area like Tokyo Metropolitan area. And it leads the improvement of NO2 level at heavy traffic roadside area.
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