直噴エンジンとは？

エンジンは、あらゆる車両の最も重要な部品の1つです。車両に独自の機能を提供するエンジンタイプは数多くあります。 1つのオプションは直接噴射エンジンです。

直噴エンジンは、車両がより高い燃料効率を維持するのを助ける能力のためにますます人気が高まっています。直接噴射技術は、ガソリンエンジンを最適化するのに役立ち、空気とガソリンに異なるマニホールドを利用して、燃料をより効率的に燃焼させます。

これらのエンジンがどのように機能し、それらが提供する利点についてもっと知りたいですか？読み続けてください。

ガソリン直噴（GDI）とは何ですか？

ガソリン直噴（GDI）は、高圧燃料をエンジンシリンダーに直接供給する燃料噴射の一種です。

従来のポートまたはスロットルボディインジェクションシステムは、吸気バルブの上の吸気ポートに燃料を供給します。ポートまたはスロットルボディエンジンでは、空気は吸気ポートで燃料と混合し、混合気は吸気バルブを介してシリンダーに入ります。

直接噴射エンジンは、従来の燃料噴射よりもはるかに少ない燃料で運転できるため、排出量が削減され、燃費が向上します。エンジン制御モジュール（ECM）は、すべての状況でエンジンが効率的に動作するように、燃料と空気の比率を選択します。

直噴ディーゼルエンジンが一般的ですが、この技術はガソリンエンジンでは比較的新しいものです。燃料効率の向上に加えて、直接噴射により、通常よりも高い圧縮比を使用できるため、出力が向上します。

直接噴射のしくみ

直噴エンジンは、低圧ポンプと高圧ポンプの2つの燃料ポンプを使用します。低圧ポンプは、燃料をタンクから燃料フィルターを通って高圧ポンプに送ります。

エンジンのカムシャフトが高圧ポンプを駆動し、1平方インチあたり2,500ポンドの力（PSI）の燃料圧力を可能にします。この高圧燃料は、燃料レールを通って、特別に設計された燃料噴射装置を介してエンジンシリンダーに直接移動します。通常のエンジン運転中、シリンダー圧力は非常に高くなります。高圧燃料ポンプはシリンダー圧力に打ち勝ち、細かく噴霧された燃料が入ることを可能にします。

直噴エンジンは、ポートまたはスロットルボディに噴射されるエンジンとは物理的に異なります。燃料噴射装置を可能にするために、シリンダーへの追加のアクセスポイントが存在します。 GDIエンジンは、高圧燃料レールと高圧燃料ポンプ、および故障の場合に対応する高圧逃し弁も利用します。

直接噴射の利点

直接噴射エンジンを使用することには、次のような多くの利点があります。

• より簡単なコールドスタート
• 燃料の微粒化が改善されるため、燃費が向上し、排出量が削減されます
• エタノールとガソリンの高レベルの組み合わせであるE85フレックス燃料でうまく機能します
• ターボチャージャー付きエンジンのターボラグの低減
• 燃料は冷却剤として機能し、より高い圧縮比を可能にします

直接噴射のデメリット

直噴エンジンにもいくつかの欠点があります：

• より汚れた吸気バルブ（クリーンに保つために燃料が流れない）
• 高性能アプリケーションの燃料流量を増やすのは難しい
• 高流量ではなく、燃料圧力用に設計されています
• 高回転でパワーと効率が不足する可能性があります
• 通常のインジェクションエンジンと比較してより高度であり、インストール中の修理と費用がより複雑になります

直接噴射モード

直接噴射エンジンの燃焼室の周りに燃料の分配を作成するために使用されるいくつかの主要な技術があります。これらのGDIモードは次のとおりです。

• ウォールガイド： ウォールガイドシステムは、インジェクターをインレットバルブ間の角度に配置し、燃料をスパークプラグに向ける独特のピストン形状を備えています。噴射されると、特別な形状のピストンドームが燃料混合物をスパークプラグに向けて偏向させます。次に、ピストンは可燃性混合気をスパークプラグに向かってさらに押し出すのに役立ちます。

• スプレーガイド： このシステムは、インジェクターを燃焼室の上部のスパークプラグの隣の中央に配置し、燃料をスパークプラグの真下および全体に噴霧します。この設計は、燃料がピストンクラウンに沿って移動するのではなく、スパークプラグに直接噴霧されるため、一般に壁ガイドシステムよりも効率的です。

デュアルインジェクション

一部のメーカーは、直接注入とポート注入を組み合わせたデュアル注入を使用しています。この組み合わせにより、直接噴射のいくつかの課題、特に汚れた吸気バルブと高RPM効率の課題を克服できます。デュアルインジェクションエンジンでは、ECMはエンジンの需要に基づいて使用するインジェクターを決定します。

UTIで直接噴射エンジンを使用するためのトレーニング

自動車メーカーは、変化する排出基準に常に適応しています。 GDIエンジンは市場でますます一般的になりつつあり、それらを診断および修復する機能は失われていません。

少し前までは、高圧直接噴射は高級車でしか見られませんでしたが、GDIエンジンは急速に自動車業界の標準になりつつあります。

Universal Technical Institute（UTI）のAutomotiveTechnologyプログラムの一部であるAutomotiveEngines Service＆Repair Courseで、GDIエンジンやその他の主要なエンジンタイプの操作方法を学ぶことができます。このプログラムは、学生が自動車業界でのキャリアに必要な実践的な経験と教育を得る準備をするのに役立ちます。 ¹

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