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カーミットはかつて、「グリーンになるのはそれほど簡単ではない」と言っていました。彼は車について言及していませんでしたが、彼の観察は今日の自動車産業に特に適しているようです。「グリーン」車の設計、開発、販売は簡単な作業ではありませんでした。そのため、ガソリン車が依然として道路と化石燃料を支配しています。それでも世界のエネルギー消費量のほぼ75％を占めています。しかし、ガソリン価格が高騰し、有害な排出量が増えることへの懸念から、代替燃料源で走行する車の重要性はますます高まっています。天然ガス自動車（NGV）は、そのような自動車の完璧な例です。燃料効率が高く、環境に優しく、所有コストが比較的低くなっています。
代替燃料車の画像ギャラリー
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この記事では、NGVの基本的な考え方を説明し、関連する独自の設計上の課題を検討し、このテクノロジーの利点と利点を検証します。
コンテンツ
「ガス」という言葉は、類似しているが完全に同じではない多くの異なる物質を表すために使用されるため、紛らわしい用語です。たとえば、車に入れる「ガス」は、ガソリン、原油の1つの成分、または石油です。石油は、古代の海洋動物の崩壊によって地下に形成された化合物の暗くて粘着性のある液体混合物です。
天然ガスも古代の生物の崩壊に由来しますが、液体ではなく気体の形をとっています。天然ガスは通常、原油に関連して発生します。それは陸上植物と水生有機物の両方に由来し、石油鉱床の上または下に形成されます。多くの場合、貯留層に存在する高圧で原油に溶解します。非関連ガスと呼ばれる、ガスのみを含み、石油を含まない天然ガスの貯留層もあります。
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天然ガスは、主にメタンとその他の炭化水素ガスで構成されています。炭化水素は、炭素と水素の元素のみで構成される有機化合物です。天然ガス中の炭化水素は、単結合で結合した水素と炭素を含んでいるため、飽和炭化水素と呼ばれます。図が示すように、メタンは最も単純な飽和炭化水素です。
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天然ガスはガソリンと同様に可燃性であるため、ガソリンなどの燃焼機関で使用できます。しかし、天然ガスを燃やすことができる車は、1930年代まで現場に登場しませんでした。
地下の貯留層に閉じ込められた天然ガスを、地中に井戸を掘って抽出します。ダイヤモンドをちりばめたドリルビットを備えた最新の坑井は、25,000フィートに近い深さまで掘削できます。
19世紀を通じて、長距離にわたって大量のガスを輸送する方法がなかったため、天然ガスの使用は局所化されたままでした。 1890年に、漏れのないパイプラインカップリングの発明により、ガス源から何マイルもガスを輸送することが可能になりました。パイプライン技術の改善は、長距離ガス輸送が実用化されるまで、次の20年にわたって続けられました。 1927年から1931年にかけて、労働者は米国で10を超える主要な天然ガス輸送システムを構築し、天然ガスを多くの用途で実行可能なエネルギー源にしました。 1960年代後半から1970年代初頭にかけての石油不足により、特に自動車の燃料源として天然ガスへの関心が新たに高まりました。
現在、天然ガス自動車の所有者は、米国にある1,300のガソリンスタンドの1つで車を満タンにすることができます。ホンダはまた、天然ガスを動力源とするシビックを購入する人々に個人用天然ガスポンプを提供しています。ポンプは家の既存の天然ガスラインを使用しており、500ドルから1500ドルで設置できます。
次のセクションでは、天然ガス自動車の設計方法について説明します。
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それでも、NGVを効率的に機能させるには、いくつかの変更が必要です。これらの変更は、主に燃料貯蔵タンク、エンジン、およびシャーシにあります。
燃料貯蔵
ほとんどのNGVは圧縮天然ガスを使用して動作するため、燃料が占めるスペースが少なくなります。給油所では、ガスは1平方インチあたり3,000〜3,600ポンドに圧縮されてから、車両の後部、上部、または下部構造に取り付けられた高圧のチューブ状のシリンダーにポンプで送られます。初期のNGVの貯蔵タンクはかさばり、車両の貨物スペースの多くを占めていましたが、より新しく、より軽量なシリンダーが開発されました。統合ストレージシステム（ISS）と呼ばれるこれらの全複合シリンダーは、衝突時にそれらを保護するためにグラスファイバーシェルと衝撃吸収フォーム内に含まれています。また、シリンダーの直径が小さいため、3つを従来のガソリンタンクに似たサイズと形状で一緒に収納できます。
<中央>  画像提供：ジョンズホプキンス大学応用物理研究所 |
エンジンの変更
NGVのエンジンが始動すると、天然ガスが貯蔵シリンダーから燃料ラインに流れ込みます。エンジンの近くで、天然ガスは圧力を下げるためにレギュレーターに入ります。次に、ガスは多点ガス燃料噴射システムを介して供給され、シリンダーに燃料が導入されます。センサーとコンピューターは、スパークプラグがガスに点火したときに効率的に燃焼するように燃料と空気の混合気を調整します。天然ガスエンジンには、鍛造アルミニウム、高圧縮ピストン、硬化ニッケルタングステン排気バルブシート、およびメタン固有の触媒コンバーターも含まれています。
<中央>  写真提供：ジョンズホプキンス大学応用物理研究所 設置された天然ガスエンジン |
シャーシの変更
燃料貯蔵容器用のスペースを作るために、NGVのサスペンションにいくつかの変更が必要になる場合があります。車両後部では、セミトレーリングアームサスペンションが、多くのガソリン車に標準装備されているラテラルリンクサスペンションに取って代わることがあります。これにより、後部下部構造により多くのオープンスペースが作成されますが、それでもスムーズで快適な乗り心地が提供されます。 NGVはスペアタイヤとジャッキも取り外し、フラットなフロアプランを可能にします。グッドイヤータイヤのエクステンデッドモビリティタイヤなどの「ランフラット」タイヤは、スペアタイヤとジャッキがないことを補うために取り付けられています。
<中央>  写真提供：ジョンズホプキンス大学応用物理研究所 |
給油の違い
天然ガス自動車への燃料補給も少し異なる場合があります。ホンダシビックGXなどの一部のNGVでは、給油ポイントは後部にありますが、給油ポイントは通常、車両の前部にあります。 NGVは、ガソリンまたはディーゼル車に燃料を供給するのとほぼ同じ時間で、「高速充填」ポンプで燃料を供給することができます。あるいは、「スローフィル」法を使用して、NGVに5〜8時間で燃料を供給することができます。ホンダが提供する家庭用給油所は、充填が遅い種類のものであり、車の所有者は一晩で車に給油する必要があります。
次に、天然ガス自動車がガソリン車に勝る利点と欠点について説明します。
天然ガス自動車にも次のような利点があります。
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短所
NGVに関する最大の不満の1つは、ガソリン車ほど広くないことです。これは、NGVが燃料貯蔵シリンダーを収容するために貴重な貨物とトランクスペースを放棄しなければならないためです。それだけでなく、これらのシリンダーは設計と製造に費用がかかる可能性があります。これは、ガソリン車と比較して天然ガス自動車の全体的なコストが高くなる一因です。
<中央>  写真提供：ジョンズホプキンス大学応用物理研究所 燃料シリンダーを示す後部下部構造 |
もう1つの欠点は、NGVの運転範囲が限られていることです。これは、通常、ガソリン車の約半分です。たとえば、ホンダの天然ガスシビックであるシビックGXは、燃料を補給しなくても最大220マイル走行できます。典型的なガソリンで動くシビックは給油なしでおよそ350マイル行くことができます。専用のNGVが道路で燃料を使い果たした場合、所有者の家または地元の天然ガス給油所に牽引する必要があります。これは、「通常の」ガソリンスタンドよりも見つけるのが難しい場合があります。
最後に、ガソリンのような天然ガスは化石燃料であり、再生可能な資源とは見なされないことに注意する必要があります。米国の天然ガス埋蔵量は依然としてかなりのものですが、無尽蔵ではありません。 2003年の生産レベルが続くと仮定すると、さらに67。1年続くのに十分な天然ガス埋蔵量が残っていると予測する人もいます。
NGVによって提供されるいくつかの利点にもかかわらず、それらはまだ比較的まれです。天然ガス連合によると、現在、米国では13万台のNGVが道路上にあり、世界中で250万台以上があります。これを概観するために、2001年に1億4250万台の登録車両があったと考えてください。これは、ガス自動車が米国のNGVをほぼ1,100台上回っていることを意味します。そして、フォード、ゼネラルモーターズ、トヨタ、ボルボを含む40以上の異なるメーカーが、現在NGVを生産しています。
<中央>  写真提供：ホンダ Phill Home Refueling Appliance |
シビックGXやE200 NGTなどの車両は非常に限られた市場でしか入手できませんが（前者は特定の西部の州で、後者はヨーロッパで）、NGVは今後20年間、特に消費者がより広く利用できるようになると予想されます。石油の価格が上昇し続けるにつれて。そうなると、環境に配慮するのが少し簡単になります。
天然ガス自動車および関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。
| 多くの長距離トラックやバスは、液化天然ガス（LNG）と呼ばれるさまざまな形の天然ガスで走っています。 LNGは、天然ガスを-260°Fまで冷蔵し、凝縮して液体にすることで製造されます。液体の形態ははるかに密度が高く、したがって、それが占めるスペースの量に対してより多くの位置エネルギーを持っています。つまり、車やトラックの同じスペースに、より多くのエネルギーを蓄えることができます。 |
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