車の心臓部！燃料供給装置の仕組みを解説
車を知りたい
先生、「燃料供給装置」って、ただガソリンを入れるところじゃないんですか？ 難しそうな言葉がたくさん書いてあって、よくわからないんです…
自動車研究家
そうだね、燃料供給装置は単にガソリンを入れる場所ではなく、エンジンを動かすために重要な役割を担っているんだ。例えば、自転車に乗って坂道を上るとき息が切れるよね？ あの時と同じように、エンジンも状況に応じて必要な量の燃料を供給してあげないと、うまく動かないんだ。
車を知りたい
なるほど！ エンジンも僕たちと同じように、状況に応じて必要な量の燃料が必要なんですね！ でも、「霧化」とか「微粒化」ってなんですか？
自動車研究家
いい質問だね！ ガソリンは霧状にしないと燃焼しにくいんだ。霧吹きをイメージすると分かりやすいかな？ 細かく霧状にすることで、空気とよく混ざりやすくなり、効率よく燃焼させることができるんだよ。
燃料供給装置とは。
「燃料供給装置」とは、車に搭載されている、燃料をエンジンに送り込むための装置です。その役割は、まずエンジンが吸い込んだ空気の量に合わせて、適切な量の燃料を計量して供給することです。次に、燃料を霧状に細かく噴射し、空気と混ぜ合わせることで、燃焼室内で燃えやすい混合気を作り出すことです。さらに、エンジンが冷えている時の始動性や、走行中のスムーズな運転、急加速時などの応答性を確保するために、燃料の量や噴射タイミングを細かく調整し、排ガス規制に適合するようにコントロールすることも重要な役割です。ガソリンエンジンでは、かつてはキャブレーターが使われていましたが、現在では電子制御式燃料供給装置が主流となっています。一方、ディーゼルエンジンでは、高圧噴射をベースにした噴射装置が用いられています。
燃料供給装置の役割とは？
車は、ガソリンや軽油といった燃料をエンジン内で燃焼させることで、初めて力強い走りを可能にしています。しかし、ただ燃料をエンジンに流し込めば良いというわけではありません。 燃料を適切な量、適切なタイミングで送り込む必要があるのです。これを可能にするのが、燃料供給装置の重要な役割です。
空気と燃料の絶妙なバランス：計量と供給
車はエンジンの中で燃料を爆発させることで動力を得ています。しかし、ただ闇雲に燃料を燃やせば良いわけではありません。適切な量の空気と燃料を混ぜ合わせることで、初めて効率良く、そしてクリーンにエンジンを稼働させることができるのです。 燃料供給装置は、まさにその「適切な量の空気と燃料を混ぜ合わせる」という重要な役割を担っています。
燃料供給装置は、大きく分けて「燃料の計量」「空気の取り込み」「混合気の生成」という３つのプロセスを経て、エンジンに必要な混合気を作り出しています。まず、「燃料の計量」ですが、これはエンジンが必要とする燃料の量を正確に測り出すプロセスです。 車の走行状態は常に変化するため、それに合わせて必要な燃料の量も変化します。加速時には多くの燃料が必要となりますし、減速時やアイドリング時には少量の燃料で十分です。燃料供給装置は、アクセルの踏み込み量やエンジンの回転数などの情報を元に、常に変化する状況に合わせて必要な燃料の量を瞬時に計算し、正確に計量しています。
次に、「空気の取り込み」について説明します。 エンジンが燃料を燃焼させるためには、酸素が必要です。空気中には約21％の酸素が含まれており、燃料供給装置はエンジンが必要とする量の空気を外部から取り込みます。空気の取り込み量は、燃料の量と密接に関係しています。燃料が多すぎると空気中の酸素が不足して不完全燃焼を起こし、排気ガスが汚染されてしまいます。逆に、燃料が少なすぎると十分なパワーを得ることができません。
そして、計量された燃料と取り込まれた空気は、燃料供給装置内で混合され、「混合気」となります。 この混合気がエンジンの燃焼室へと送り込まれ、爆発することで車を動かす力へと変換されるのです。
燃焼効率を高める霧化と混合
燃料供給装置は、エンジンに適切な量の燃料を送り届けるだけでなく、いかに効率よく燃焼させるかという重要な役割も担っています。そのために欠かせないのが、燃料の「霧化」と「混合」です。
まず「霧化」についてですが、これは液体である燃料を微細な霧状にすることを指します。霧状にすることで、燃料は空気と触れる表面積が大きくなり、燃焼がスムーズかつ効率的に行われるようになります。
そして「混合」は、霧化された燃料と空気を均一に混ぜ合わせるプロセスです。適切な混合比率が保たれることで、エンジンの出力向上、燃費の改善、排気ガスの低減など、多くのメリットが生まれます。
これらのプロセスは、燃料噴射装置や吸気管の形状など、様々な要素によって緻密に制御されています。燃料供給装置は、単に燃料を送り出すだけでなく、エンジンの性能を最大限に引き出すための重要な役割を担っていると言えるでしょう。
あらゆる状況に対応する燃料供給制御
車は、アクセルペダルを踏む力加減によって、エンジンの回転数を変化させています。では、エンジンはどのようにして状況に応じた適切な量の燃料を供給されているのでしょうか？
現代の車は、電子制御によって燃料噴射量を緻密にコントロールしています。 エンジンに取り付けられたセンサーが、アクセルペダルの踏み込み量、エンジンの回転数、吸入空気量などを常に監視し、その情報をコンピューターに送信します。コンピューターは、これらの情報に基づいて最適な燃料噴射量を瞬時に計算し、インジェクターと呼ばれる部品に指示を出します。インジェクターは、コンピューターからの指示に従って、適切な量の燃料をエンジンに噴射します。
この電子制御システムにより、エンジンは常に最適な状態で稼働することができ、燃費の向上や排気ガスの削減にも貢献しています。 また、坂道や渋滞など、様々な走行状況に合わせて燃料供給を調整することで、スムーズな加速と安定した走行を実現しています。
ガソリン車とディーゼル車の燃料供給装置の違い
車は燃料を燃焼させることでエネルギーを生み出し、私たちを目的地へと運んでくれます。その燃料をエンジンへと送り届ける重要な役割を担うのが「燃料供給装置」です。
ガソリン車とディーゼル車では、使用する燃料が異なるため、燃料供給装置の仕組みにも違いがあります。
ガソリン車は、燃料ポンプで燃料タンクからガソリンを吸い上げ、インジェクターで霧状にしてシリンダー内に噴射します。一方、ディーゼル車は、燃料噴射ポンプで高圧にした軽油を、インジェクターを通じてシリンダー内に直接噴射します。
このように、ガソリン車とディーゼル車では、燃料の噴射方法や圧縮方法が異なっています。