自動車エンジンの仕組み
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直噴エンジンその2

直噴エンジンは、空気だけをシリンダ内に吸入し燃料は直接シリンダ内に噴射します。

そして直噴のメリットは「燃費の向上」です。

燃費が向上する主な理由は、

1.低負荷時にスロットルを閉めなくてよいのでエンジンの損失が少ない
2.圧縮比を高く出来るためエンジンの効率がよくなる

です。

この直噴エンジンは、負荷に応じて2つの燃焼パターンを切り替えます。

1.成層燃焼

低負荷時(のろのろ運転など)の燃焼パターンです。

成層燃焼とは、スパークプラグの周りにだけ濃い混合気を作って燃焼させる
やり方です。スパークプラグ周辺には燃料と空気の混合気がありますが、そ
の周りは空気だけになります。

この燃焼により、低負荷時にスロットルを閉めずに済みます。

2.均質燃焼

中・高負荷時(フルアクセルでの加速など)の燃焼パターンです。

いわゆる通常の燃焼のことで、燃料とシリンダ内の空気全体を混ぜて混合気
を作ります。

なお、直噴エンジンは
成層燃焼の時に三元触媒でNOxを低減することが出来ません。

それは、三元触媒に以下の特性があるためです。
空燃比が理論空燃比近辺でないとNOx、HC、COの3種類の有害物質を
同時に減らせない。

空燃比が理論空燃比よりも
大きくなると(リーンと言う)、NOxが劇的に増える。
小さくなると(リッチと言う)、HC、COが劇的に増える。
以上の三元触媒の特性から
成層燃焼のときは、燃料に対して空気が多いリーン状態なのでNOxが減ら
せないと言うわけです。

そのため直噴エンジンでNOxを減らすためには、NOx吸蔵還元型の触媒
が必要になります。
この触媒は、
NOxを還元できないリーンの状態では、NOxを触媒内にためます。

NOxを還元できるリッチまたは理論空燃比の状態になると、ためていた
NOxを還元し窒素と酸素にします。

このようにして、どんな空燃比のときもNOxを低減します。