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June 16, 2008

BMW ディーゼルエンジン

テーマ：外車乗ってる人、興味ある人集まれ！！(580)

カテゴリ：ＢＭＷ自動車エンジン

BMW

BMWのディーゼルエンジン（DE）は

かなり後発だった為、MAGNA STEYR社と共同開発し

BMWのエンジン生産拠点である シュタイヤー工場 の研究開発拠点で

数百人の技術者によって研究開発を行っていたと思います

欧州でも「低出力・騒音・排ガス」の評価が悪かったDEは

ガソリンエンジンの火花点火と違い

シリンダー内に空気を送込んで圧縮して空気の温度を高め

高温高圧の空気に軽油を霧状に噴射し着火させて燃焼させる圧縮着火になり

どんな空燃比でも燃焼させることが可能なハズで、空気の吸入量は関係なく

空気はシリンダー内に入るだけ入っても良いのでスロットルバルブがなくても良く

出力の調整はスロットルバルブの変わりに燃料の量で行う為

ポンプ損失がないハズです

また

ガソリンエンジンは高圧縮するとノッキングしますが

DEは圧縮しないと着火しないので圧縮比もガソリンより高くて良く

燃料が燃える倍の空気の吸入量でも

燃焼ガス以外の余分な空気に燃焼時の高温が伝わり膨張することで

ピストンを押下げる力も強くなり

トルクがあって、燃費が良いエンジンということになるかと思います

bmw M57D30T2

ガソリンエンジンよりDEのほうがトルクが大きいということは

部品の強度アップで重くなり慣性力が増えフリクションが大きくなって

5,000回転以上の高回転で回しにくいのでパワー（トルクｘ回転数）が低くなり

高圧縮させると拡散燃焼で一気に燃焼して燃焼温度が高くなって

NOx（窒素酸化物）の発生量が多くなり

高圧の空気に燃料を噴霧するので、大きな力で燃料の噴霧が必要になり

エンジンの強度、軽量化、排ガス対策、高圧燃料噴射などに費用がかかり

見た目ガソリンエンジンと同じような外見ですが

とても高価なエンジンになるかと思います

そこで

欠点であるDEの低出力については

ターボチャージャーを採用し、ガソリンエンジンと違って圧縮着火なので

エンジンが破損しなければいくらでも過給圧を上げられ

過給圧が上がって実圧縮比が高くなってもノッキングの心配が無く

スロットルバルブで出力の調整をしないのでスロットルバルブ開閉による

ターボを通る空気量の変化がなく

空気の量が増え実圧縮比が高くなることでトルクが上がり燃費も良くなり

低回転からパワーが出せ、最高回転速度が低くても大きなパワーを発生でき

同排気量のNAガソリンと比べトルクが1.7倍前後、パワーが同等になり

ターボを採用することでパワーが上がれば低回転で良いので

フリクションも減へらすことができるかと思います

また

騒音については

インジェクター改良や圧縮比を下げることで騒音が抑えられたと思います

排出ガス処理については

日本の排ガス規制は、短期、長期、新短期、新長期、ポスト新長期

という規制があり

２００９年からポスト新長期（平成22年排出ガス規制）が実施されます

新短期から新長期へは

ディーゼル大型車が

NOxを新短期の59％、PM/Particulate Matter（粒子状物質）を25％に

ディーゼル乗用車が、NOxを新短期の50％、PMを25％に

新長期からポスト新長期へは

ディーゼル大型車が、NOxを新長期の35％、PMを37％に

ディーゼル乗用車が、NOxを新長期の58％、PMを38％になり

排ガス対策を考えてみると

コモンレール燃料噴射、クールドEGR/Exhaust Gas Recirculation

可変スワール、ブローバイガス吸気還元システム等の技術を投入し

エンジンを改良し

DOC/Diesel Oxidation Catalyst（酸化触媒）や

DPF/Diesel Particulate Filter（ディーゼル微粒子除去装置）

NSC/NOx Storage Catalyst（NOx吸蔵触媒）

Urea SCR/Selective Catalytic Reduction（尿素SCR）などの排ガス処理を採用し

m57d30t2 排ガス処理方法

DOCとDPFを使用の場合

装置がコンパクトなのが利点ですが燃費が悪くなる（CO2（二酸化炭素）増）のが

欠点かと思います

NOxは高温高圧で作られる為、圧縮比低下、EGR増加、インジェクター改良で

エンジン燃焼を改善しNOxを少なくして

DOCで排ガスのHC（炭化水素）とCO（一酸化炭素）をH2O（水）とCO2に分解し

NOxが少なくなった代わりにPMが増えるのでDPFでPMを捕捉し

DPF再生時の排ガス浄化の為に後段DOCも採用する場合があるかと思います

DOCとNSC（LNT/Lean NOx Trap）を使用の場合

コンパクトなのが利点ですが

吸蔵したNOxを定期的に還元する為、リッチな空燃比での運転が必要なので

燃費がやや悪くなり（CO2やや減）

触媒が燃料やオイルに含まれるS（硫黄）で被毒と再生を繰返すため

排ガスが一定にならないのが欠点かと思います

エンジン燃焼を改善しPMを少なくして、排ガスをDOCによってH2OとCO2に分解し

PMが少なくなった代わりにNOxが増えるので、NSCでNOxを吸蔵しN2（窒素）に還元し

S被毒するNSCを再生する時にH2S（硫化水素）やSO2（二酸化硫黄）を形成するので

H2SやSO2から還元されたH2Sを吸蔵させる為に

H2S Catalytic Converter（硫化水素遮断触媒）を採用する場合がある

かと思います

DOCとSCRを使用の場合

燃費が良くなる（CO2減）のが利点ですが

尿素水の給油や装置の取付スペースと重量増が欠点かと思います

エンジン燃焼を改善しPMを少なくして、排ガスをDOCによってH2OとCO2に分解し

PMが少なくなった代わりにNOxが増えるので

ドイツ自動車工業会の登録商標のAdBlue（尿素水）「CO(NH2）2＋H2O」を添加し

SCRでNOxをH2OとN2にした後

後段DOCで尿素水に含まれるNH3（アンモニア）をH2OとN2に分解し

DPFも採用している場合があるかと思います

また

尿素水の給油については

車によっては燃料給油2回につき1回程度給油が必要となる場合が

あるかと思います

BMW ブルーパフォーマンスや尿素SCRシステムの性能低下については

お時間があれば

t3109　 BMW ブルーパフォーマンス
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/200811150000/

t3109　 BMW 尿素SCR 性能低下問題
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/201205310000/

t3109　 BMW CDEは被毒が無い、排ガス試験方法 （尿素SCR性能低下の原因について）
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/201303190000/

を閲覧して下さい

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