EGRって何？ ― なぜ排気ガスを、もう一度エンジンに戻すの？
こんにちは。
井野口自動車整備工場の井野口です。
前回は、燃料をエンジンの中へ噴射するインジェクターについてお話ししました。
今回は、
EGR（排気ガス再循環装置）
についてお話しします。
EGRの仕組みを簡単に説明すると、
一度エンジンから排出された排気ガスの一部を、もう一度エンジンの空気の吸入側へ戻す装置
です。
ここで、素朴な疑問が出てきませんか？
「せっかく外へ出した排気ガスを、なぜわざわざエンジンに戻すの？」
私も、仕組みだけを聞けば不思議に感じます。
でも、これにはちゃんとした理由があります。
■ EGRは何のために付いているの？
EGRの大きな役割の一つは、
NOx（窒素酸化物）の発生を抑えること
です。
NOxは、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる有害物質の一つです。
では、なぜNOxが発生するのでしょうか？
ポイントになるのが、
エンジンの「燃焼温度」
です。
エンジンの中で燃料が燃えると、非常に高い温度になります。
この燃焼温度が高くなると、空気中に含まれる窒素と酸素が反応し、NOxが発生しやすくなります。
そこで登場するのがEGRです。
■ 排気ガスを戻して、燃焼温度を抑える
EGRは、排気ガスの一部をエンジンの空気の吸入側へ戻します。
一度燃焼した排気ガスには、新鮮な空気と比べて燃焼に使える酸素が少なくなっています。
その排気ガスを新しく吸い込む空気に混ぜることで、燃焼を少し穏やかにして、燃焼温度が上がりすぎるのを抑えます。
その結果、
燃焼温度を抑える
↓
NOxの発生を抑える
という働きをしています。
つまりEGRは、
排気ガスをもう一度使うことで、排気ガスをきれいにするための装置
なんです。
少し不思議ですよね。
■ でも、ここで別の問題が起こります
「だったら排気ガスをどんどん戻せばいい」
というわけでもありません。
エンジンが吸い込む新鮮な空気には、燃料を燃やすために必要な酸素が含まれています。
排気ガスを戻しすぎれば、燃焼に使える酸素が少なくなってしまいます。
燃焼状態が悪くなれば、今度はススが増える原因にもなります。
つまり、
NOxを減らしたい。
でも、ススも増やしたくない。
この両方を考えなければなりません。
だから現代のディーゼルエンジンでは、エンジンの状態に合わせてEGRの働きを細かく制御しています。
■ NOxとススには難しい関係があります
ここは、現代のディーゼルエンジンを理解するうえで面白いところです。
燃料をしっかり燃やそうとして燃焼温度が高くなると、NOxが発生しやすくなる。
一方で、燃焼温度を抑えようとすると、条件によってはススが増えやすくなる。
つまり、
NOxを減らそうとすると、別の問題が出てくることがある。
そこで、
NOxを抑えるためのEGR。
ススを捕まえるDPD・DPF・DPR。
さらに、この後のシリーズでお話しするSCR。
こうした複数の技術を組み合わせながら、現代のディーゼルエンジンは排気ガスをきれいにしています。
第1話でお話しした、
「それぞれの装置が互いに関係しながら働いている」
というのは、まさにこういうことなんです。
■ EGRには「汚れ」という弱点があります
そして、EGRには避けて通れない問題があります。
それが、
ススなどによる汚れです。
考えてみれば当然ですよね。
EGRは、エンジンから出た排気ガスの一部を、もう一度空気の吸入側へ戻しています。
その排気ガスには、ススなどが含まれています。
それを長い期間繰り返していけば、EGRの通路や空気の吸入側に汚れがたまっていくことがあります。
特に重要なのが、
EGRバルブ
です。
これは、エンジンへ戻す排気ガスの量を調整するための弁です。
■ EGRバルブが汚れると、どうなるの？
例えば、ススなどの汚れがたまり、EGRバルブの動きが悪くなったとします。
本当は閉じなければならないのに、きちんと閉じない。
反対に、開かなければならないのに、正常に開かない。
そうなると、エンジンへ戻す排気ガスの量を正常に調整できなくなります。
その結果、
- エンジンの調子が悪くなる
- エンジンの力がなくなる
- 燃焼状態が悪くなる
- 黒煙やススが増える
- 警告灯が点灯する
など、さまざまな症状につながることがあります。
そして、ここでも話はEGRだけでは終わりません。
■ EGRの不調が、その先にも影響することがあります
EGRの状態が悪くなり、燃焼状態が悪化してススが増えれば、そのススは排気ガスと一緒に流れていきます。
その先にあるのは、
DPD・DPF・DPRマフラー
です。
つまり、
EGRの状態が悪くなる
↓
燃焼状態に影響する
↓
ススが増える
↓
DPD・DPF・DPRへの負担が増える
ということも考えられます。
これも、第3話でお話ししたインジェクターと同じです。
マフラーにトラブルが起きたからといって、
「マフラーだけを見ればいい」
とは限らない理由が、また一つ見えてきます。
■ 現代ディーゼルの診断が難しい理由
ここまで第1話から読んでくださった方なら、少しずつ分かってきたのではないでしょうか。
インジェクターの状態が悪くても、ススが増える。
EGRの状態が悪くても、燃焼に影響する。
そのススを受け止めているのが、DPD・DPF・DPR。
だから、警告灯が点灯した場所や故障した部品だけを見て、
「ここを交換すれば終わり」
とはいかない場合があります。
症状が出ている場所だけではなく、
「なぜ、こうなったのだろう？」
と一つ前、一つ前へと原因を探していく。
これが、現代のディーゼルエンジンを診断するときに、とても大切だと私は考えています。
■ EGRも「悪者」ではありません
EGRも、汚れや故障の話ばかり聞いていると、
「そんな装置、ない方がいいんじゃない？」
と思ってしまうかもしれません（笑）。
でも、もちろんそうではありません。
EGRは、
NOxの発生を抑え、排気ガスをよりきれいにするために必要な装置
です。
ただし、排気ガスをもう一度エンジン側へ戻すという仕組み上、汚れの影響を受けることがあります。
だからこそ、
役割を知る。
汚れることも知る。
そして、不調のサインを見逃さない。
これが大切なのだと思います。
■ 次回は「SCR」について
次回は、
SCR
についてお話しします。
「SCRって何？」
という方でも、
「尿素水」や「AdBlue（アドブルー）」
という言葉なら聞いたことがあるかもしれません。
実はSCRも、今回お話ししたNOx（窒素酸化物）を減らすための装置です。
では、
EGRでもNOxを減らしているのに、なぜSCRまで必要なのでしょうか？
そして、
なぜ尿素水を入れると、排気ガスがきれいになるのでしょうか？
ここまで分かると、
インジェクター。
EGR。
DPD・DPF・DPR。
SCR。
それぞれが何のために付いていて、どのようにつながっているのか。
現代のディーゼルエンジンの全体像が、かなり見えてくると思います。
次回も、できるだけ難しい言葉を使わずにお話しします。
今回も最後まで読んでいただき、ありがとうございました。