つまらないお話しなので・・・超お暇な方のみ、読んでみてください(笑)
このブログは、自分の推論のため、書いてるコトに責任は持ちませんし、本文以外の説明もしません。
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※ただし、投稿は歓迎です★(^^)b
実際の化学式や、燃焼がどう?というコトを実験して結果を出したのではなく、挙動や排気温度から推測した中身であり、方法・手法・考察に至っても、自分の考えの範囲を出ないものとします。
※万が一、このブログから何かを発見したり、アイデアを思い付いたとしたら、それは「アナタ」のアイデアです。当然付属する責任も「アナタ」にありますので、そのように定め、そのように行ってください。
アテンザのディーゼルに乗っていて、ちょっぴり考えたりするのは、黒煙のコト。
ディーゼルの黒煙って、結局は燃料が過多になっているときに、化学変化を起こして酸素が不足したので余った炭素が二酸化炭素にならず、カーボンとして析出したもの。
っていう定義です。
んで、このカーボンが発生する理由と理屈は、既出でよくあるので放置するとして、カーボンが出た場合、どこにどのような影響があるのか?
DPFにより、どのようなことが行われているのか?
という部分は、大まかにしか説明がなされていません。
では、実際にどのような現象が発生しているのか?という部分では、シリンダー内部においてカーボンが発生しても、高温環境下で流動すれば周辺に酸素があった場合には自己反応を起こして二酸化炭素に変化します。
そして、黒煙を分離するフィルターを装備してこのフィルター内部に黒煙をキャッチ。このフィルターをDPFフィルターと呼称し、先ほどの現象をフィルター内部において無理やり引き起こすのが、DPF焼成というコトになります。
さて、ここまでは問題ないお話しですが・・・当然、平成以降の車であればEGR機構というものが必ずついております。
EGRは必ず加圧側から低圧側へと移動しなければならない宿命(吸気が抜けると充填効率が悪くなるため)があるので、DPF装置がある場合はその装置の前に設置されるのが通例です。
つまり、黒煙の通り道にEGR機構が配置されています。
※EGRにもDPFフィルターをすればいいじゃん?と思うかもしれませんが、ソコはコストの問題が立ちはばかります。これがあるために定価ベースだと「ん0万円」くらい高額になりますけど?大半の答えは同じだと思います。
仕組み上、EGR内部では高温のガスを冷却してやる必要があります。
そうすると、冷却することによりEGR内部には黒煙が付着します。
(燃焼とは逆に一定以上の冷却を行うと黒煙は比較的、析出・積層し易いと思われる)
EGRガスは未燃焼ガスと呼ばれ、これをフレッシュエアと混ぜてやることにより、爆発熱エネルギーを小さくすることができます。(爆発量そのものは、いわゆる「一応必要なだけをキープして」という理屈。)
つまり、低温でかつエネルギーを効率よく発生させることができるというコトになります。
サテ、ここで問題です。
1)EGRの通路が狭くなるとどうなるのか?
2)DPF装置までの排気管の温度が上昇するとどうなるのか?
EGRの通路が狭くなると、車のメカニズムとしてはEGRガス不足により燃焼温度が高くなっていると判断。筒内を冷やす必要があると認識すると思われ、冷やすためには燃料をケチる方向ではなく、筒内を冷却するために燃料を燃えないようにして増やす方向へとシフトするハズです。
そして燃料中に増えるであろう物質については排気ガスを高温にすることにより燃焼を続けさせると、筒内で燃焼したのと同じになる・・・という理屈です。
が、燃料のお仕事は、爆発という価格変化による液体から気化への変化エネルギーにより1000倍程度に体積を増やすお仕事なのですが、内燃機関であるエンジンはこれを筒内で行うことにより、シリンダーからクランクへとエネルギーを伝えているワケで、そのお仕事が筒外で行われると?おそらくは、想像通りの結果になるかと思います。
次に、DPF装置までの排気管の温度が上昇するとどうなるでしょう?
基本的にエンジンにおいて、排気管の温度を維持するのはNGです。
早く気体を冷却して体積比を小さくすることで、色々なメリットが生まれます。
ただ、先の排出後も場合によっては燃焼が続いているのです。これが継続的に発生するとエグゾーストガスの異常燃焼というコトで、ガソリン車だとアフターファイヤという状況になりますが、ディーゼルエンジンでは通常考えられる範囲の中では空気の量のほうが多いので、長い管の中で燃やすコトが可能になります。
ってことはDPFまでの区間において、管温度を上げるコトで黒煙が減らせるのではないか?という推論になりますが、これはある意味正しく、ある意味間違っているコトになります。
理屈だけで考えた場合、EGR装置までの温度が上がるコトで、微量ではあるが黒煙の発生量そのものが減少されるため、EGR装置内での黒煙発生量が抑えられ、EGR装置が長持ちする可能性があると考えられます。
次に、黒煙量が減るため、計算上の黒煙と実際の黒煙体積量に差が出るのでDPF装置が長持ちするようになるハズです。
ただ、機械としての前提を考えた場合、標準状態のみを加味してコンピュータは判断を下しますので、この区間の温度を上げた場合、結果がどうあれ標準状態以外へもっていくコトはNGとなります。
当然、メーカもココは熟知しており、その区間を最短にするよう、通常運転における想定される可能性を加味して、設計されているのが通常です。
つまり、想定されない可能性は加味されておらず、判断ミスによるエンジン劣化や、不具合を発生する可能性があるというコトになります。
DPFを別にして、先のお話しでいけば、排熱温度は高いほど黒煙の結果としての発生量は減るコトになります。
これって、ある意味、通常走行中のDPF再生モードになります。(実際に計測すると、そういう部分はある。この時、実際にDPF焼成は進むが、エンジン制御の中ではそういう判断はされない感じ。)
シカシ・・・DPF焼成中のエンジンルーム内部の温度を観測すると、エグゾースト部分からの排熱は結構なものがあります。
つまり、DPF装置までに熱が一部漏れていると考えられるワケです。
この後の考えや行動については書きませんが、黒煙単体を考えると、空気流入量を増やすコトで黒煙の発生を微弱ながら抑制できるのではないか?という考えにも及ぶコトができると思います。
つまり、現在のディーゼルエンジンでは、過給が一般的となっているので気づきにくいですが、その過給をスムーズに抵抗を減らしてやるコトで充填空気量を増やす、つまり総合酸素量を増やすコトができると考えれば、上記の黒煙を減らすコトにつながるハズです。(流入抵抗を減らすコトで筒内流入量を増やせる可能性が高くなる=酸素量が多くなる。)
同じ発想でいけば、過給されるときに温度上昇が発生しますがこれを上手に廃熱することができれば同様に結果としての吸入酸素量を増やせるワケで、黒煙はへる方向へとなるハズです。(空気は冷たい方が密度が高くなる=酸素量が多くなる。)
※ただし、一般的に黒煙の発生が減ってもDPF燃焼の期間が延びるワケではない。DPF装置の寿命期間は伸びるかもしれない。
そして、DPFは汚れていると判断されると、無理やり焼成モードを発動して、黒煙のエグゾースト内部の量を減らそうとします。
これは、DPF内部にカーボン以外が体積して来たり、焼ききれない部分が残ったりするとDPF初期値が高くなるので、制御がどうなっているのか?は不明ですが初期値が高い=DPF焼成までの運転時間が短くなるという構図になるのかな?
また、燃費運転をしている人は、燃焼温度が高い運転をしているコトが多いハズです。(高負荷・高燃費ではなく、ここでは中低負荷・超高燃費モードの場合の排気温度が高くなる現象のこと。)
燃焼温度が高いと先の通常走行におけるDPF燃焼モードに入っていたりして、実際の黒煙堆積量がきわめて少ない可能性があります。
そうなると、おそらく初期値が低くなり、燃焼温度が高いとDPF期間が長くなる。といえるのではないでしょうか。
また、DPF焼成ですが、この焼成モードは実際に黒煙がなくなるまでの時間ではなく、通常燃焼されるであろう数値をカウントダウンしているにすぎません。
なので、先のDPF焼成モードと同様の条件を満たしている走行中はDPF焼成中の最後の噴射は不要になるハズなのですが、そういう判断にはなりません。(焼成中は必ず燃費が悪い。)
一定負荷で高温度燃焼を行っている最中は、おそらく燃料噴射量を減らせると思います。
と、いうコトは某M社のディーゼルエンジンは、走行方法によってはもっと燃費が良くなる可能性があるってことになります。
な~んてコトを考えたり・・・しませんかねぇ?(^^;
※実際にはもっと複雑ないろいろな「からみ」があって、一筋縄ではいかないコトも多く、コストの兼ね合いもあったり、劣悪条件や寿命末端まで考えたりと、できないコトも多いとは思うのです。
黒煙を簡単に減らす方法は、高性能燃料添加剤というコトになるのですが・・・給油1回に追加で324~1800円前後というのは無視しています。
※黒煙の発生は劇的に減っているハズです。但し、DPF装置が付いている場合は距離、または時間によって強制サイクルされますので、例え発生がZEROでもDPF焼成は入る事になります。