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素朴な疑問です。マツダのクリーンディーゼルは排気ガスを燃焼室に戻してシリンダ...

a10********さん

2017/10/523:13:26

素朴な疑問です。マツダのクリーンディーゼルは排気ガスを燃焼室に戻してシリンダー内部を暖めて圧縮比を低くしてると聞きました。

環境にはいいのですが
車はリフレッシュエアーが良いとも聞きます。
車本来の機能としては低下させてるとみてよろしいのでしょうか?
教えてください。

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k_f********さん

2017/10/808:00:16

a1006a0505さんへ

小難しい話に成っちゃうんですが、少々お付き合い下さいな。

>排気ガスを燃焼室に戻して

>環境にはいいのですが

>車本来の機能としては
>低下させてるとみてよろしいのでしょうか?
確かに否定出来ません。が、それでしか排ガス浄化の点で成立させられない、それが最高のバランス点なのだ、と言う事に成ったら、嫌も否も無いでしょう。d(^^)

以前にこんな回答
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q101137617...

をしてみていますので、ご一読下されば幸いです。
で、

>排気ガスを燃焼室に戻して
>シリンダー内部を暖めて圧縮比を低くしてる
ですが、一部誤解を指摘させて頂きます。
先ず採用されているExhaust Gas Recirculationは2種類在りまして、
1.過給がTurboによる物である為、過給圧が得られ無い状況で、DPFを連続再生出来るだけの排気昇温が出来ない条件では、吸気行程で排気バルブも僅かに開けて、排気したばかりの排気を若干吸い戻す。
と言う事をします。

ディーゼルに本来不要な筈のスロットルバルブを装備し、これを絞る。と、260℃程度迄、排気を昇温させられます。
しかしこの温度では、DPFの再生には不十分。なので、EGRを加えて、連続再生に必要な300℃を達成した。
この、スロットルと自己EGRの組み合わせで、低回転低負荷域でもDPF連続再生を実現した、という所が独自技術なのです。
デミオに積まれた1.5Lの方や他社は、VG-Turboの排気ベーンを絞って排気圧が上がって残留ガスが増えてしまう事を、この自己EGRの代わりとしていたりします。

もう一つのEGR。これはサルファフリー軽油の流通が一般化された事で、本格的な採用が始まったNOx対策です。

空気だけ吸い込んで圧縮し、得た高温雰囲気に燃料を吹き込む事で燃やす。
バーナーで空気を炙るが如く加熱する。
のが、ディーゼルのディーゼルたる所以と成っている「拡散燃焼」ですが、これをもう少し詳細に見て行くと、
着火して燃えて高温に成った火炎や排ガスの中を、
後続の燃料霧が潜って行く、
と解ります。この時、燃え易い水素分が先に奪われて、燃え残った炭素同士が手を繋ぎ合って巨大化する事で、黒煙の原因である煤が生成されるのです。
又、燃料液滴の1粒1粒が燃えて行く為に、その表面は超高温と成り、燃えない筈の窒素が酸素と結び付いてしまう、、、のがNOxの生成のメカニズムなのです。
これには、EGRして酸素濃度、燃焼の速度を下げる事が劇的に効く。
と昔から判っていましたが、排ガスをエンジン内に引き戻す事は、極圧剤としての働きを期待されていた硫黄分が燃焼で亜硫酸ガスに成り、これが変成して生じる硫酸を還流させる事に成って、腐蝕摩耗を激増させてしまう。
潤滑油のアルカリ価を高めて、対応出来ないか?
アッと言う間に酸化されてお終い。なので、長らくタブーとされて来たのです。

と言う事で、

>車はリフレッシュエアーが良いとも聞きます。
リフレッシュエアーが何なのかはちょっと?ですが、フレッシュな新気吸入では成立させられない、からEGRするのでした。

>圧縮比を低くしてる
圧縮しないで済むのならば、しない方がよろしい。無駄仕事ですから。
大事なのは、燃焼で得た高圧を膨張させる事。
膨張させて仕事に変換して取り出すのがエンジンですから、圧縮は不要でも、膨張は不可欠。
なので、どれ位膨張させるのが良いか、を考えなければいけません。

大きく膨張させればさせる程、変換の効率は良く成る。
のは机上の空論で、実際には摩擦にまつわる損も増えて行くので、両者は拮抗してピークを描き、それ以上では却って効率低下を招きます。
それがどの位なのか?

構造(摩擦の量)の違いによってこのバランス点は変わって来ます。一例として、地球上で熱効率最高の座を長年競い続けて来ている(車用エンジンは遥かに低い d(^^;)
http://www.khi.co.jp/knews/backnumber/bn_2006/pdf/news141_02.pdf

は、圧縮比にして11〜12の間に落ち着いて来ています。
じゃあ、車載出来る構造や規模のエンジンではどうか?
昔から識者が考え、近年では計算もされる様に成った結果が、膨張比14だったのでした。
しかし圧縮比が14では
・圧縮上死点温度が高過ぎて自己不正着火で壊れちゃうガソリン
・圧縮上死点温度が低過ぎて冷間始動性や低回転低負荷域での綺麗な燃焼が得られないディーゼル
と言う事で、中々採用出来ない年月が長く続いて来たのでした。

そもそも、吸い込んだ新気に含まれる酸素を使い尽くす事が出来ないのが、ディーゼルの限界です。λ=1.3と言われて久しいですが、これは3割方の新気(酸素)を、燃やし切る事無く「余剰酸素」として常時排出してる。
だから、ガソリンエンジンで神風と言われた、三元触媒を使っての排ガス浄化が不可能。(余剰酸素が在るとNOxを乖離して無毒化出来ない)
と言う事は、排気量にして3割方大きくて初めて、ガソリンとの比較の俎上に乗れる事に成る。
大きい=重い
ですから、加速の繰り返しが日常の自動車にとっては、重いだけで罪なのです。

それでも、ディーゼルを積んだ。
その為に色々と技術を開発した、と言う事に成りましょうか。

  • k_f********さん

    2017/10/808:03:10

    おっと、書きそびれました。

    排気昇温の為の自己EGRでは、熱々で吸い込む事が好ましい。
    一方で、旧来からの、NOx対策の為のEGRは、出来るだけ冷やしてから吸い込ませたい。
    よって「EGRクーラー」なる機器も装備されたりします。d(^^)

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jom********さん

2017/10/601:12:27

排気ガスを排気バルブから直接戻すのが内部EGRです。

排気ガスを吸気経路から戻すのが外部EGRです。

外部EGRにはターボ前から戻す高圧HPEGRと、DPFの後から戻す低圧LPEGRが有ります。

還流ガスの汚さでは、内部EGR>HPEGR>LPEGRですね。

内部EGRは、還流排気ガスの混ざりが悪いとススが出やすくなります。

HPEGRは、吸気経路にススの付着を起こしやすくなります。

LPEFRは、過給機の腐食を起こしやすくなります。

ご質問の内部EGRは、暖気不足、タラタラ運転が多いと機能を低下させる可能性が有りますね。
超短距離使用が多い、回さずにタラタラ運転を続ける等だとアボンする可能性は有ります。

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yfx********さん

2017/10/523:20:48

今の車は大抵排気ガス中の未燃焼ガスを戻していますよ。
これをブローバイガスと言います。
むしろ性能をあげていると思います。

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