自動車エンジンの燃料噴射システムを理解する

自動車エンジンの燃焼室に燃料がどのように供給されるか知っていますか?キャブレターではなく、燃料インジェクターのことを考えていると思います .それらは現在、特に内燃機関ではほとんど見過ごされています。使用される効果的なプロセスは、燃料噴射システムとして知られています .

燃料噴射は、インジェクターを使用して、内燃機関、主に自動車エンジンに燃料を導入することです。このプロセスは、排出ガスおよび燃料効率に関する法律に対応するために導入されました。この 1 年で、自動車メーカーは燃料インジェクターの大きな利点を見出し、ここからキャブレターの衰退が始まりました。

1980 年以降、燃料噴射はガソリン エンジンのキャブレターの代わりになりました。さて、燃料噴射と気化の違いは、燃料噴射が高圧下で小さなノズルを通して燃料を噴霧することです。一方、キャブレターは、ベンチュリ チューブを介して燃料を気流に引き込むことに依存しています。

調査によると、すべてのディーゼル エンジンは設計上、燃料噴射を使用しています。ガスエンジンは、ガソリン直噴を使用できます。この場合、燃料は内燃室に直接供給されます。吸気行程の前に燃料が空気と混合される間接噴射も使用できます。

今日は、自動車エンジンの燃料噴射システムの定義、機能、部品、種類、動作原理、問題点、長所と短所について詳しく見ていきます。

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燃料噴射装置とは?

燃料噴射装置は、高圧下で燃料をエンジンの燃焼室に噴霧するために電子的に制御される小さなノズルです。 1 秒間に何度も開閉できるバルブが含まれています。

フューエル インジェクターが存在する前は、キャブレターがエンジンに多用されていましたが、現在でもこのエンジンは存在しています。実際、芝刈り機やチェーンソーなどの他の多くの機械は、いまだにキャブレターを使用しています。しかし、自動車のすべての要件を制御しようとしてコンポーネントが複雑になったため、より優れた代替案がリリースされました。

スロットルボディの燃料噴射システムに最初に交換されたキャブレター。このシステムは、シングルポイントまたは中央燃料噴射システムとしても知られています。スロットルボディへの電気制御燃料噴射弁です。

これらは、自動車メーカーがエンジン設計を大幅に変更する必要がない、ほぼ最良の代替手段でした。

徐々に、新しいエンジンが設計されるにつれて、マルチポート燃料噴射がスロットルボディの燃料噴射に取って代わりました。このマルチポート燃料噴射は、ポート、マルチポイント、またはシーケンシャル燃料噴射とも呼ばれます。

このシステムには、吸気バルブに直接噴射する各シリンダーの燃料インジェクターが含まれています。より正確な燃料計測と迅速な応答を提供します。

燃料噴射器の機能

以下は、内燃機関の燃料噴射器の機能です:

• ディーゼル エンジンの燃料噴射システムの主な目的は、その設計がコンポーネントに大きく影響されることです。
• 燃料噴射器は、燃料をシリンダーに送り込むのに役立ちます。
• 用語のパフォーマンス、排出量、および騒音特性においてエンジンを強化します。
• 燃料は非常に高い噴射圧で供給されます。
• その素材は、エンジンの動作に合わせて耐久性を高めるために、より高い応力に耐えるように設計されています。
• 噴射システムのもう 1 つの目的は、適切なタイミングで燃料を噴射することです。つまり、噴射タイミングが制御されます。
• エンジンの出力要件を満たすには、適切な量の燃料を供給する必要があります。これが、噴射計量が制御される理由です。
• インジェクターは、作業効率を確保するために、より高い製造精度と公差で作られています。また、漏れも防ぎます。
• 燃料噴射装置は、燃料を非常に小さな燃料粒子に霧化し、燃料の小さな液滴がすべて気化して燃焼プロセスを経るようにします。
• 噴霧燃料と混合するのに十分な酸素があり、完全燃焼を保証します。

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燃料噴射システムの主要部品

以下は、自動車エンジンの燃料噴射の動作を可能にする主な機能部品と、燃料噴射装置のコンポーネントの名前です:

燃料噴射系は大きく分けて低圧側と高圧側に分けられ、低圧側は燃料タンク、燃料フィルター、燃料供給ポンプです。高圧側には、高圧ポンプ、燃料噴射器、アキュムレータ、燃料噴射ノズルが含まれます。噴射ノズルには、さまざまなタイプの燃料噴射システム用に異なる作動設計があります。

燃料を燃料タンクからインジェクターシステムに移送する必要があるため、その役割は低圧燃料システムです。一方、燃料噴射器から燃焼室までは高圧システムです。以下は、上記の次の部分の役割です:

• 燃料タンク – その部分は燃料が保管される場所です。
• 燃料ポンプ – 燃料タンクから燃料噴射システムに燃料を送り込みます。
• 注入ポンプ – この部分はメーターであり、噴射のために燃料を加圧します。
• 知事 – 負荷に応じて燃料を供給する
• 燃料噴射器 – インジェクション ポンプからシリンダーに燃料を供給します。
• 燃料フィルター – 汚れ、ダクト、研磨粒子が噴射システムをブロックするのを防ぎます。

下の画像は、燃料インジェクターの主要部分を示しています:

燃料噴射システムは正確に完全に機能し、あらゆる動作条件に適切な量の燃料を供給します。エンジン制御ユニット (ECU) は、入力センサーのほとんどの部分を監視するために使用されます。以下は、正確な作業のためにセンサーを使用するいくつかの部品です:

• 酸素センサー – 排気中の酸素の量に注意してください。これにより、ECU は燃料混合物が濃厚か希薄かを判断できます。それに応じて調整します。
• スロットル ポジション センサー – このセンサーは、スロットルバルブの位置を監視して、エンジンに入る空気の量を把握します。 ECU は変化に迅速に対応し、必要に応じて燃料比率を増減します。
• 空気流量センサー – エンジンに入る燃料の量を ECU に知らせる
• クーラント温度センサー – エンジンがいつ ECU に対して適切な動作温度に達したかを判断する
• マニホールド絶対圧センサー – インテークマニホールド内の空気の圧力を決定します。
• エンジン スピード センサー – エンジン速度を監視します。これが、パルス幅の計算に使用される理由です。
• 電圧センサー – 車のシステム電圧を決定して、ECU がいつアイドリング速度を上げるかを知る。これは、電圧が低下している可能性があり、電気負荷が高いことを示しています。

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燃料噴射システムの種類

以下は、古い車両と最新の車両に見られる一般的なタイプの燃料噴射システムです:

シングルポイントまたはスロットルボディインジェクション:

シングルポイントタイプの噴射システムは、キャブレターに代わる最も早く、最も単純な燃料噴射です。エンジンの吸気マニホールドのスロートであるスロットルボディに、1 つまたは 2 つのインジェクターノズルが含まれています。

このインジェクター システムは、後に続くシステムほど正確ではありませんが、キャブレターと比較すると、制御性が高く、安価で、整備も容易です。

ポートまたはマルチポート燃料噴射:

マルチポート燃料インジェクターでは、セパレーター インジェクター ノズルが各シリンダーの吸気ポートに含まれています。このため、このシステムはポート インジェクターと呼ばれることもあり、燃料蒸気を吸気スポットの近くで噴射し、シリンダーに完全に引き込むようにします。

このインジェクターの利点の 1 つは、メーターの燃料がシングル ポイントと比較してより正確であることです。また、必要な空燃比を達成するのにも最適であり、インテークマニホールドで燃料が凝縮または集まる可能性を事実上排除します。

連続燃料噴射:

このタイプの燃料噴射器は、シーケンシャル ポート燃料噴射または時間噴射とも呼ばれます。基本的なマルチポートが複数のインジェクターを使用する場合でも、これは一種のマルチポート インジェクションです。それらはすべて同時に、または順番に燃料を噴霧し、エンジンがアイドリングしているときに燃料を 150 ミリ秒も滞留させます。

シーケンシャル燃料噴射の利点は、ドライバーが突然の変更を行った場合に、システムがより迅速に応答することです。これは、バルブがエンジンの完全な回転ではなく、次の吸気バルブが開くのを待つだけでよいためです。

直接注入:

直接噴射はディーゼル エンジンでは一般的ですが、ガソリン エンジン設計でも一般的になり始めています。直噴ガソリンのDIGと呼ばれることもあります。その過程で、燃料はバルブを通過して燃焼室に直接噴射されます。

燃料計量は、他の燃料噴射タイプよりも正確です。直接燃料噴射は、エンジニアがシリンダー内で燃焼がどのように発生するかに正確に影響を与える別の変数を提供します。エンジン設計の科学では、混合気がシリンダー内でどのように渦巻くかを調べます。また、爆発は発火点から移動します。

ガソリンエンジンの直噴は、シリンダーやピストンの形状などに対応できます。また、ポートとスパークプラグの位置、タイミング、持続時間、スパークの強さ。シリンダーあたりのスパーク プラグの数。これらはすべて、ガソリン エンジンでの燃料の完全かつ均一な燃焼に影響を与えます。

動作原理

燃料噴射システムの働きは非常に興味深く、理解しやすいものです。主な作業は、燃料が燃料タンクからポンプで送り込まれた後、燃料インジェクターから燃焼室までです。

前述のように、燃料噴射器は、燃料噴霧を担当する電子制御の機械装置です。インジェクターに通電すると、電磁石がプランジャーを動かしてバルブを開きます。このバルブにより、加圧された燃料が小さなノズルから噴出します。ノズルは燃料を霧化するように設計されており、これにより燃料が燃焼しやすくなります。

燃料インジェクタが開いている時間の長さによって、エンジンに供給される燃料が決まります。これは「パルス幅」と呼ばれ、ECU デバイスによって制御されます。燃料噴射システムは吸気マニホールドに直接取り付けられているため、燃料を吸気バルブに直接噴射できます。

従来のインジェクターの内部には、ニードルバルブを閉じた位置に保持するスプリングがあります。高圧ラインが特定の値に達するまで、このニードルバルブを保持します。インジェクターに加圧燃料を供給する「燃料レール」と呼ばれるパイプがあります。

必要な部分に適切な量の燃料を供給します。エンジンのさまざまな部分には、燃料の量に関する情報を ECU に提供し、必要に応じて調整を行うセンサーが装備されています。さまざまなセンサーがリストされ、この記事の上記の部分で説明されています.

以下のビデオを見て、燃料噴射システムの仕組みを理解してください:

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不良燃料インジェクターの症状とその予防方法

フューエルインジェクターは過労で故障し、定期的なメンテナンスを怠ると重大な故障や目詰まりを起こす可能性があります。以下は、不良燃料インジェクターの症状と、故障を防ぐ方法です:

• おおまかなエンジン性能
• 車両の始動中の合併症
• 燃料の臭い
• オイルシンニング
• 放出の失敗
• エンジンがフル RPM に達しない
• 車両のパフォーマンスの低下
• 壊滅的なエンジン故障
• 煙の放出
• 燃料消費量の増加
• 汚染

汚れた、カーボン粒子、石油燃料、または燃料インジェクターの詰まりにつながる残留物の蓄積がある場合、燃料インジェクターで問題が発生することがよくあります。問題は、フィルター バスケットが燃料の流れを妨げる破片を集めた後に発生します。

燃料インジェクターの故障を防ぐ適切な方法は、定期的なメンテナンスです。車両の部品は定期的に検査する必要があります。燃料インジェクターは大きな公差を持っていますが、それでもコンポーネントを検査する必要があります.

より確実な結果を得るには、水分吸引エタノールまたは添加剤を追加し、目視で監視し、超音波洗浄を行います。また、体積およびスプレー テストの実際のフロー パターンも役立ちます。

燃料噴射システムの長所と短所

利点:

以下は、燃料噴射システムの利点です:

• 燃料と空気を正確に混合することで、燃料効率と発電量を最大限に高める
• 燃料噴射エンジンでは、燃焼プロセスがはるかに効率的です。
• 燃料噴射エンジンはより経済的であり、排出レベルを最大化および最小化します。
• 燃料噴射式エンジンではコールド スタートが不要になり、手動でチョーキングする必要がなくなります。
• 最新のパフォーマンス バイクにも使用されています。
• 燃料噴射システムは、環境状況を考慮して混合気のバランスを自動的に調整します。
• エンジンの振動が減少し、スパーク プラグの汚れの問題が最小限に抑えられます。

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デメリット

インジェクションシステムのすべての利点にもかかわらず、いくつかの制限がまだ発生します。以下は、このシステムの欠点です:

• わずかな電子センサーで動作する、複雑な電子制御デバイスです。
• システムのメンテナンスと修理は非常に限られています。つまり、すべてのワークショップが機能するわけではありません。
• 燃料噴射システムは非常に高価です。
• 高品質の材料と燃料を強くお勧めします。
• 低コストと低容量のソリューションはありません。

結論として、燃料噴射システムは自動車エンジンのキャブレターに完全に取って代わりました。その機能の 1 つは、燃料を高圧でシリンダーに送り込むことです。スロットルボディとマルチポートを含むさまざまなタイプの燃料噴射システム、低圧側と高圧側のコンポーネントも明らかにしました。燃料噴射システムの動作、症状、長所と短所.

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