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一からわかるコモンレールのしくみ

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コモンレール方式は燃料の高圧噴射と多段噴射を高度に制御できるようになり

排ガスのクリーン化及び燃費の向上に大きく役立ちました。

燃料ポンプ(サプライ)ポンプから送り出された燃料はコモン(共通)レールと呼ばれる
タンクのような役割を持つ部分に高圧の燃料が蓄えられます。
コモンレール内の圧力はセンサーによって管理され、一定の圧力を保ちます。

必要に応じて高度に制御された噴射ノズルから各シリンダーに噴射します。

コモンレールのメリットとは

従来の機械式噴射ポンプでは低回転時に高圧で噴射することが困難でした。

高負荷時に燃料噴射量は増え煤(すす)が増加します。それを防ぐために燃料の微粒子化が必要でした。

小さい噴出口に高い圧力をかけることでより微粒子化ができます。

コモンレール式はこの問題の解決しました。

従来、700~1000気圧の圧力だった燃料にかかる圧力がコモンレール方式により

1400~1500気圧に高めることが可能になりました。

軽油はガソリンに比べると粘性が高く、微粒子にして噴射するために高圧であることが要求されます。

エンジンの回転数に関係なく燃料噴射圧力を変化せることができるので燃料の微粒子化を

恒常的にできるようになり不完全燃焼による粒子状物質(PM)を低減させることができます。

コモンレールの多段噴射方式とは

噴射ノズルは電子制御され電磁バルブによりニードル弁の開閉を行っています。

燃焼状態の改善の為に燃焼サイクル一回の間に複数に分けて燃料を噴射しています。

これを多段噴射といいます。

1.パイロット噴射 あらかじめ燃焼室内に混合気を作ります。
小燃焼を起こし温度をあげ燃焼を起こしやすくします。

2.プレ噴射    メインの噴射の前に微量の噴射を行い燃焼音の改善とNOxの低減に効果があります。

3.メイン噴射   エンジンの燃焼の主になる噴射です。

4.アフター噴射  メイン噴射で未燃となった完全燃焼させるために直後に噴射します。
5.ポスト噴射   エンジンの出力ではなく排ガス処理の効果を高めるために排ガス温度を高める
目的で噴射される。

 

インジェクター

インジェクターは燃料を噴射する部分の装置の名称です。

機械式ポンプの時代では低回転時は圧力も上がらず、噴射タイミングも機械的に決まってしまうので

高度な制御はできない状況でした。

インジェクターにはソレノイド式とピエゾ式に大きく分類できます。

噴出口の開閉にソレノイド(電磁石)を使うかピエゾ(電圧によって変形する素子)を使うかによるものです。

ピエゾ式のほうが小型、高圧化、応答性に優れているとされますが素子の寿命の問題や熱に弱いといった性質があり、想定されるエンジンの使用状況によって選定されます。

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