ディーゼル車排気ガス処理システム
ディーゼル排気ガスとは、ディーゼルエンジンが軽油を燃焼させた後に排出される排気ガスのことで、数百種類の化合物が含まれています。この排気ガスは異臭を放つだけでなく、めまいや吐き気を引き起こし、健康にも悪影響を及ぼします。世界保健機関（WHO）の専門家によると、ディーゼルエンジンの排気ガスは発がん性が高く、クラスAの発がん性物質に指定されています。これらの汚染物質は主に窒素酸化物（NOx）、炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、粒子状物質などであり、主に地表付近から排出され、鼻や口から呼吸器に入り込み、人体に悪影響を及ぼします。
ディーゼルエンジンの主な排出物はPM（粒子状物質）とNOxであり、COとHCの排出量はそれよりも少ないです。ディーゼルエンジンの排出ガス制御は、主に粒子状物質（PM）とNOxの発生を抑制し、PMとNOxの直接排出を削減することです。現在、ディーゼル車の排出ガス問題を解決するために、ほとんどの技術的ソリューションはEGR+DOC+DPF+SCR+ASCシステムを採用しています。
EGR
EGRとは、Exhaust Gas Recirculation（排気ガス再循環）の略です。排気ガス再循環とは、エンジンから排出された排気ガスの一部を吸気マニホールドに戻し、新鮮な混合気とともに再びシリンダー内へ流入させることを指します。排気ガスにはCO2などの多原子ガスが多く含まれており、CO2などのガスは比熱容量が大きいため燃焼せず、大量の熱を吸収するため、シリンダー内の混合気の最高燃焼温度が低下し、NOxの発生量を低減します。
ドキュメント
DOC の正式名称はディーゼル酸化触媒であり、後処理プロセス全体の最初のステップであり、通常は 3 段階排気管の最初の段階であり、一般的には貴金属またはセラミックを触媒担体として使用します。
DOCの主な機能は、排気ガス中のCOとHCを酸化して、無毒で無害なCO2とH2Oに変換することです。同時に、可溶性有機成分と一部の炭素粒子を吸収し、PM排出量の一部を削減することもできます。NOはNO2に酸化されます（NO2は下反応の原料ガスでもあります）。触媒の選択はディーゼル排気温度と密接に関連しており、温度が150℃以下の場合、触媒は基本的に機能しません。温度の上昇に伴い、排気粒子の主成分の変換効率は徐々に増加します。温度が350℃を超えると、硫酸塩の生成量が多くなり、粒子排出量が増加し、硫酸塩が触媒表面を覆って触媒の活性と変換効率が低下するため、 温度センサー DOC吸入温度を監視し、DOC吸入温度が250℃を超えると炭化水素が正常に発火し、十分な酸化反応が起こります。
DPF
DPFの正式名称はディーゼル粒子フィルター（Diesel Particle Filter）で、後処理工程の2番目の部分であり、3段排気管の2番目のセクションでもあります。主な機能はPM粒子を捕捉することであり、PMの除去率は約90%です。
パーティクルフィルターは、粒子状物質の排出を効果的に削減します。まず、排気ガス中の粒子状物質を捕集します。時間が経つにつれて、DPFに粒子状物質が堆積し、DPFの圧力差が徐々に大きくなります。差圧センサー監視することができます。圧力差が一定の閾値を超えると、DPF再生プロセスが開始され、蓄積された粒子状物質が除去されます。フィルターの再生とは、長期運転中にトラップ内の粒子状物質が徐々に増加することを指します。これは、エンジンの背圧の上昇を引き起こし、エンジン性能の低下につながる可能性があります。そのため、定期的に堆積した粒子状物質を除去し、トラップの濾過性能を回復させる必要があります。
粒子トラップ内の温度が550℃に達し、酸素濃度が5%を超えると、堆積した粒子は酸化されて燃焼します。温度が550℃未満の場合、堆積物が多すぎてトラップが詰まってしまいます。温度センサーDPFの吸気温度を監視します。温度が要件を満たしていない場合、信号がフィードバックされます。このとき、外部エネルギー源（電気ヒーター、バーナー、エンジン運転条件の変化など）を使用してDPF内の温度を上昇させ、粒子を酸化・燃焼させる必要があります。
SCR
SCRはSelective Catalytic Reduction（選択触媒還元）の略称で、排気管の最終セクションに位置します。還元剤として尿素を使用し、触媒を介してNOxと化学反応を起こし、NOxをN2とH2Oに変換します。
SCRシステムは、圧縮空気を利用した噴射システムを採用しています。尿素水供給ポンプには、内部の尿素水供給ポンプと圧縮空気ソレノイドバルブを所定の手順に従って作動させる制御装置が内蔵されています。インジェクションコントローラー（DCU）は、CANバスを介してエンジンECUと通信し、エンジンの動作パラメータを取得し、それに基づいて触媒コンバータの温度信号を出力します。高温センサー尿素水噴射量を計算し、CANバスを介して尿素水供給ポンプを制御して適切な量の尿素水を噴射します。排気管内。圧縮空気の機能は、計測された尿素水をノズルまで運び、ノズルから噴射された尿素水が完全に霧化されるようにすることです。
ASC
ASCアンモニアスリップ触媒は、アンモニアスリップ触媒の略称です。尿素の漏洩や反応効率の低さにより、尿素分解によって生成されたアンモニアは反応に関与せず、直接大気中に排出される可能性があります。そのため、アンモニアの漏洩を防止するためにASC装置の設置が必要です。
ASC は一般的に SCR の後端に設置され、キャリアの内壁に貴金属などの触媒コーティングを施して REDOX 反応を触媒し、NH3 を無害な N2 に変換します。
温度センサー
触媒上の様々な位置における排気温度を測定するために使用されます。測定対象には、DOCの吸気温度（通常T4温度と呼ばれる）、DPF（通常T5温度と呼ばれる）、SCR（通常T6温度と呼ばれる）、触媒排気管温度（通常T7温度と呼ばれる）が含まれます。同時に、対応する信号がECUに送信され、ECUはセンサーからのフィードバックデータに基づいて、対応する再生戦略と尿素噴射戦略を実行します。電源電圧は5Vで、温度測定範囲は-40℃～900℃です。
差圧センサー
触媒コンバータ内のDPF吸気口と排気口間の排気背圧を検出し、対応する信号をECUに送信してDPFの機能制御とOBDモニタリングを行います。電源電圧は5V、動作環境温度は-40～130℃です。
ディーゼル車の排気処理システムにおいて、センサーは重要な役割を果たし、排出ガスの監視と制御を通じて環境規制の遵守と大気質の改善に貢献しています。センサーは排気温度、圧力、酸素濃度、窒素酸化物（NOx）に関するデータを提供し、エンジン制御ユニット（ECU）はこれらのデータを用いて燃焼プロセスを最適化し、燃費を向上させ、排気処理部品の寿命を延ばします。
自動車業界は排出量の削減と大気質の改善に注力し続けており、これらの目標を達成するには高度なセンサーの開発と統合が不可欠です。