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2級ガソリン自動車整備士・試験問題
2G 登録試験 2025年10月 問題05
NOx の低減策に関する記述として、適切なものは次のうちどれか。
(1) インテーク・マニホールドの形状を改良して、各シリンダへの混合気配分の均質化を図る。
(2) エンジンの運転状況に対応する空燃比制御及び点火時期制御を的確に行うことで、 最高燃焼ガス温度を上げる。
(3) 燃焼室の形状を改良し、燃焼時間を長くすることにより最高燃焼ガス温度を下げる。
(4) EGR (排気ガス再循環) 装置や可変バルブ機構を使って、不活性な排気ガスを一定量だけ吸気側に導入し最高燃焼ガス温度を下げる。
解説
(1)インテーク・マニホールドの形状を改良して、各シリンダへの混合気配分の均質化を図る。
選択肢(1)は、不適切です。
正しくは以下の通りです。
これは、$\ce{NOx}$の低減策ではありません。
$\ce{CO}$、$\ce{HC}$低減策として、インテーク・マニホールドの形状を改良して、各シリンダへの混合気配分の均質化を図る。
(2)エンジンの運転状況に対応する空燃比制御及び点火時期制御を的確に行うことで、 最高燃焼ガス温度を上げる。
選択肢(2)も不適切です。
正しくは、以下の通りです。
エンジンの運転状況に対応する空燃比制御及び点火時期制御を的確に行うことで、最高燃焼ガス温度を下げる。
(3)燃焼室の形状を改良し、燃焼時間を長くすることにより最高燃焼ガス温度を下げる。
選択肢(3)も不適切です。
正しくは、以下の通りです。
燃焼室の形状を改良し、燃焼時間を短くすることにより最高燃焼ガス温度を下げる。
(4)EGR (排気ガス再循環) 装置や可変バルブ機構を使って、不活性な排気ガスを一定量だけ吸気側に導入し最高燃焼ガス温度を下げる。
選択肢(4)が適切です。
NOx生成のメカニズム
NOxは、燃焼室内の温度が高くなると空気中の窒素（N₂）と酸素（O₂）が反応して生成されます。
特に、燃焼温度が約1800℃を超えると急激に生成量が増加します。
EGR（Exhaust Gas Recirculation）装置の役割
EGRは、排気ガスの一部を吸気側に再循環させる装置です。以下のような効果があります：
- 排気ガスは不活性：
燃焼済みの排気ガスには酸素がほとんど含まれておらず、燃焼には寄与しません。 - 吸気の希釈効果：
吸気に排気ガスを混ぜることで、酸素濃度が下がり、燃焼速度が緩やかになります。 - 燃焼温度の低下：
燃焼が穏やかになることで、ピーク温度が下がり、NOxの生成が抑制されます。
可変バルブ機構との連携
可変バルブ機構（VVT：Variable Valve Timing）は、吸排気バルブの開閉タイミングを制御する技術です。
EGRと組み合わせることで、より効果的なNOx低減が可能になります：
- 吸気バルブの遅延閉鎖：
吸気バルブの閉じるタイミングを遅らせることで、排気ガスの戻りを促進し、EGR効果を高めます。 - 排気バルブの早期開放：
排気バルブの開くタイミングを調整することで、排気ガスの流れを制御し、再循環しやすくします。 - ポンピングロスの低減：
バルブタイミングの最適化により、エンジン効率を維持しつつNOxを抑制できます。