目的 - 排気ガスの 20% または 30% (オットー サイクル) または 40% (ディーゼル サイクル) をインテークマニホールドに再循環させると、燃焼温度が低下し、結果として NOx 排出量が減少します。それらは不活性であるため、再循環ガスは燃焼プロセスに関与せず、その結果、燃焼による圧力と最高温度が制限されます.\\\
NOx の形成は、次のような他の方法で減らすことができることを覚えておく価値があります:
- 燃焼温度を下げるための混合濃縮。ただし、これによりCOとHCの排出量が増加します。
- 圧縮率を下げる。ただし、これでは熱効率が低下し、結果的に燃料消費量が増加します。
少量の (不活性) 排気ガスを混合混合物に加えると、混合物が希釈されます。再循環されたガスが同じ割合の混合物と置き換わるため、シリンダーが受け取る混合気の量は、その容積に比べて少なくなります。
したがって、燃焼室の平均有効圧力と最高温度も低下します。その結果、エンジンの出力が低下します。最高気温が下がるとNOxのレベルが下がります。
燃費
元々、EGRシステムはエンジン制御システムに追加され、NOx排出量を削減しました。最近では、1990 年代半ばから、三元触媒コンバーターに適用された技術の進歩とオットー サイクル エンジンの最適化された設計により、多くの場合、EGR システムは不要になりました。
しかし、多くの場合、間接噴射オットー サイクル エンジンの EGR システムは、燃費の理由から維持されます。これは、混合せずに不活性ガスを入れるため、特定の回転や負荷条件ではエンジンの性能が低下する（容積効率が低下する、トルクが低下する）ためです。
\\\したがって、同じトルクを発生させるには、ドライバーはアクセルを踏んでスロットルを開く必要があります。スロットルを開ければ開くほど、エンジンは空気を吸い込むポンプとして効率的に働きます。つまり、損失を減らし、体積効率を高め、全負荷で最大になります。
設定
システムの主要な要素は、すべてのアプリケーションに存在する EGR バルブです。市場に存在するさまざまな構成で異なるのは:
- バルブを制御する方法。
- 再循環ガスの流量を測定するために使用される方法。
図は、進化の過程で OBDII システムに適用される構成の大部分をカバーするいくつかの例を示しています。注意すべき重要な機能は、すべての構成で、EGR バルブまたはその開度を制御する真空の制御が UC によって行われることです。逆に多くのプレOBDIIシステムでは、UC介入なしでEGR制御が行われていました。
\\\この構成では、EGR バルブは調整された真空によって制御されます。 UC によって制御される EVR バルブは、適用される負圧を調整 (変調) し、その結果、EGR の可変開度が得られます。\\\
\\\DPFE差圧センサーは、校正された制限の両側に存在する圧力差を報告します。この値で、UC は EGR の開度を計算し、再循環ガスの量 (流量) を推定します (直接測定することはできません)。
\\\ この構成は図 1 の構成と似ていますが、使用するセンサーの種類のみが異なります。この場合、PFE 圧力センサーは、校正された制限の後の圧力を測定します。この値を使用して、UC は EGR の開度を計算し、再循環ガスの量 (流量) を推定します (直接測定することはできません)。この構成は、OBDII 車ではめったに使用されませんでした。
\\\ この構成では、リニア EGR バルブは UC によって直接制御されます。リニア EGR には統合された EVP 位置センサーがあり、その情報を使用して UC がガス流量を計算します。 EGRシステムの性能検証用にMAPセンサーを搭載した構成です。
\\\この構成では、EGR バルブはステッピング モーターによって駆動されます。再循環ガスの流れは、その位置によって決まります。 EGRシステムの性能検証用にMAPセンサーを搭載した構成です。
\\\この構成では、EGR は EVR バルブを介して真空によって制御され、適用された真空を調整 (変調) し、EGR の可変開度を実現します。 EGR温度センサーからの情報に基づいて、UCは流量を計算します。
一定制御バキューム。この構成では、EVP 位置センサーが EGR バルブに統合されています。 EGR に適用される負圧は、吸気マニホールドに存在する変動に関係なく、VCV (空気圧) バルブによって一定の値に制御されます。 3 ウェイ ソレノイド バルブ VSV は、EGR を大気 (EGR が閉じる) または一定の真空源 (EGR が開く) に接続します。
\\\UC は可変デューティサイクル信号で VSV を制御します。このようにして、制御負圧が変化し、EGR の開口部が調整され、ガスの流れが調整されます。EGRの出口に取り付けられた温度センサーは、不十分な流量状態を検出するために使用されます。
注: 上記の設定は主にオットーサイクルエンジンで使用されます.
ディーゼルサイクルエンジンの構成です。この構成では、1) 高圧と 2) 低圧の 2 つの再循環チャネルがあります。高圧チャンネルでは、ガスが排気マニホールドから吸気マニホールドに直接再循環されます。低圧チャネルでは、微粒子フィルターの後ろのポイントからガスが低温で再循環が行われます。吸気バタフライは、再循環を引き起こす真空の制御を可能にし、再循環ガスの量を調整します。クーラーはガスの温度を下げるのに貢献し、その結果、受け入れられる空気の質量が増加し、最大燃焼温度が低下します。
高圧チャンネルは低速負荷時に作動し、低圧チャンネルは高速負荷時にガスを再循環させます。ただし、チャネルの 1 つだけが実装されている構成を見つけることができます。
EGRクーラー
EGRクーラーは基本的にディーゼルエンジンに使用されます。 1)バイパスバルブ付きと2)バイパスバルブなしの2種類があります。
1) バイパスバルブ付きクーラー.
上図はバイパスバルブ付EGRクーラーの模式図です。その構成要素は次のとおりです:
- バイパスバルブ。それは真空ユニットを介して真空によって制御され、真空ユニットはEGRソレノイドバルブによって制御されます。これはオール・ナッシング・バルブなので、バイパス・バルブは閉または開の状態のみを想定しています。
- EGR触媒。それはクーラーに統合されており、その機能は、クーラーの前にHCを酸化して、クーラーの表面でのHCの凝縮を防ぎ、その後の粒子の付着を防ぐことです。文献では、EGR フィルターとしても識別されます。
\\\一例として、図では、EGR バルブは、可変デューティ サイクル信号で制御されるソレノイド バルブを介して真空によって制御されます。\\\
下の図は、排気ガスが吸気口に直接入るバイパスバルブを開いた状態を示しています。バイパスバルブが閉じた状態では、ガスはクーラーを強制的に通過します.\\\
NOx は、基本的に酸素の存在と燃焼室の高温によって生成されます。すでに述べたように、再循環は最高燃焼温度の低下に寄与し、結果としてNOxの量が減少します。
EGRクーラーを組み込むことで、リサイクルガスの温度がさらに低下し、生成されるNOxが大幅に削減されます。クーラーは、ガスの温度を約 300 または 400oC から 150oC に下げることができます。ただし、冷却システムにはいくつかの欠点があります:
a) 冷却されたガスを常に使用すると、エンジンが最適な燃焼温度に達するまでの時間が長くなります。この間、不完全燃焼の状態が発生し、その結果、HC と CO のレベルが増加します。まさにこの状況を回避するために、エンジンが冷えた状態で排気ガスを直接燃焼室に送るバイパスバルブ付きクーラーが開発されました。
b) 冷却器を備えた EGR システムは、排気ガスからエンジン冷却液に熱を伝達するため、より大きな容量のラジエーターと、より頻繁に作動する大型のファンが必要になります。
その結果、「熱除去」の必要性、つまり、冷却剤によって取り除かなければならない熱エネルギーが増加し、燃料消費量が増加します。
2) バイパスバルブのないクーラー。このアプリケーション例では、モニタリングはチラーの効率とリサイクルガスの入口と出口の間の温度差に基づいています。下の図は、チラーの概略図と、効率の監視と計算に使用されるパラメーターを示しています。
\\\有効条件が満たされると、UC は温度差を評価します:\\\
1) 計算またはモデル化された出力と 2) 測定された出力。計算された出口温度は、適切に機能しているチラーの効率と監視中のエンジンの運転状態に基づいて決定されます。
\\\ 上記温度差から、UC は効率計算や故障状態判定に適用する適応係数を計算します。適応係数が校正限界を超えると、対応する DTC コードが記録されます。
