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Nov 15, 2023

EGR、二次空気噴射および排出ガス管理

L'auto perfetta con motore a combustione interna ha una quantità precisa di

完璧な内燃機関車は、正確なタイミングで正確な量の燃料と空気を燃焼室に入れることができます。

完全燃焼が起こった場合、副生成物として水と二酸化炭素しか得られず、未燃の燃料や酸素は発生しません。 燃焼は適切な温度で起こるため、酸化物（高温によって活性化される「高活性」酸素）が窒素や炭素と結合して一酸化窒素（NOx）や一酸化炭素（CO）を形成することはありません。 この完璧な車には、触媒コンバーターやその他の排出ガス制御装置は必要ありません。

これを実現するには何が必要でしょうか? 燃焼室への直接噴射は良いスタートです。 また、ホットスポット (不要な乱流や炭素の蓄積領域) のない完璧な燃焼室も必要です。

しかし、必要となる最も重要な要素は、空気と燃料を完全に測定して可能な限り最良の点火タイミングと最適な燃焼を計算できるエンジン制御コンピューターとセンサーです。 これには、エンジンの速度と負荷によって常に変化する何百万もの計算を実行するスーパーコンピューターの計算能力が必要になります。

私たちにはこの技術はありませんが、燃焼室の設計は年々改良され、エンジンコンピューターは改良され、センサーの感度も向上しています。

それまでの間、排出ガスを削減するために、排気ガス再循環システム (EGR)、二次空気噴射、触媒コンバーターを備えています。

これらのシステムは、燃焼室に少量の不活性ガスを入れて温度を制御します。 通常、排気ガスは燃焼しないため、燃焼温度が低下し、エンジンからの NOx 排出量が削減されます。

燃焼室内で物体が約 1,300°C または 2,500°F まで加熱されると、酸素と窒素が互いに結合し始め、NOx と CO が形成されます。

排気ガスを燃焼室に入れることにより、空気と燃料の混合気は不活性排気ガスによって薄められます。 これにより、燃焼プロセスが遅くなり、燃焼温度が NOx が形成されないレベルまで下がります。

古い EGR システムとは異なり、最新の EGR システムは、減速時やスロットル閉状態だけでなく、常に作動します。 電力の損失やつまずきの問題を解決しようとするときは、このことに留意してください。

排気カムシャフトと吸気カムシャフトの両方に可変バルブ タイミングを備えた新しい車両では、吸気行程中に少量の排気ガスがチャンバー内に吸い戻されるようにタイミングを調整できます。

二次空気噴射システムは外気を排気流に送り込み、未燃焼燃料を燃焼させることができます。 初期のシステムにはベルト駆動のエアポンプが搭載されていました。 新しい吸引システムは、排気パルスによって生成された真空を使用して、空気をパイプ内に引き込みます。 最新のシステムでは、電気モーターを使用して空気を送り込みます。 これらのシステムは、触媒コンバーターの寿命にとって非常に重要です。

電気モーター システムは、GM LS シリーズ、トヨタ V8、カリフォルニア排出フォード 3.8L V6 などの多くの新型車両に搭載されています。 これらのシステムは通常、エンジン動作の最初の 20 ～ 120 秒間作動し、下流の空気を排気マニホールドに送り込み、始動時のリッチ運転によって生成される炭化水素と一酸化炭素を酸化します。 これにより、前触媒の着火時間を大幅に短縮できます。 このシステムは、冷却水温度、気温、酸素センサーなどの入力を使用して、適切な量の空気を噴射します。

触媒コンバータには、EGR および空気噴射システムによって提供される 2 つの要素、つまり NOx を削減するための適切な温度と、炭化水素を燃焼させるための酸素が必要です。 理想的な条件下では、三元触媒は NOx 排出量を 50 ～ 95% の間で削減し、未燃燃料を 99.9% 削減できます。

これは汚染物質の最終到達点であり、上流の排出システムが侵害された場合、排気管の排出量が増加する前に補うことができるのは限られています。

高排出ガス車両を適切に診断するには、吸気口から排気管に至るシステム全体を観察するエンジニアのように車両を観察する必要があります。 車両が設計されるときは、指定された排出レベルを満たさなければなりません。 これを実現するために、エンジニアリング チームはシステムのバランスを取り、調和して動作するようにして、手頃な価格を実現します。

車両の燃焼室が通常よりも高温になるように設計されている場合、エンジニアは、車両が義務付けられた排出レベルと保証期間を満たすように、燃焼室に導入される排気ガスの量とコンバータのサイズのバランスをとります。

プラチナ、パラジウム、その他の貴金属がそれほど高価でなかったら、おそらく、燃焼室内で何が起こっているかに焦点を当てた、より大型のコンバーターとより少ない排出ガス制御装置が登場するでしょう。 しかし、プラチナの価格は 1 オンスあたり約 1,300 ドルであるため、これは実行可能な経済的解決策ではありません。

上流の問題に対処せずに故障した触媒コンバーターを交換しているショップは、消費者にとって経済的に実行不可能なソリューションを使用していることになります。消費者はより早くコンバーターを交換する必要があるためです。