【車の勉強】空燃比、燃料噴射方式

◆空燃比

・空気と燃料の比率
・A/Fともいう（エアフューエルレシオ）

・ガソリンを燃焼させる空燃比は「14.7：1」であり
　これを「理論空燃比」という（軽油もほぼ同じ比率）



・燃料を濃くし出力を優先する比率を「リッチ」
　＝　出力空燃比（12.5：1付近）
・燃料を薄くし燃費を優先する比率を「リーン」
　＝　経済空燃比（16：1付近）

・燃焼可能な空燃比は8：1～20：1付近
・冷感時は燃料が燃焼しにくく非常にリッチ傾向となり
　排気臭もガソリン臭くなる（空燃比＝5:1など）



◆ガソリン車の燃料噴射

・燃料の供給方法はポート噴射式と直噴式がある。
・ガソリン車は「スロットルバルブの開ける量」によって「空気量」を調整し
　「空気量に応じた燃料」を噴射して出力を上げる仕組み



◆ディーゼル車の燃料噴射

・燃料の供給方法は一般的に直噴式。
・燃焼膨張工程で噴射された燃料は
　完全燃焼する「理論空燃比」になった個所から順次爆発する。
・スロットルバルブはなく、燃料噴射量で出力を制御する。



◆ポート噴射式（PFI：ポートフューエルインジェクション）



＜メリット＞
・「混合気」となってシリンダーに行くため燃焼効率がいい
・吸気バルブの裏側の洗浄
・インジェクターが直噴に比べて壊れにくい

＜デメリット＞
・燃料が吸気ポートの壁や吸気バルブの裏に付着するので
　「空燃比」を変化させた際の応答性が悪い
・多めに燃料を吹くので燃費が少し悪い。
・不完全燃焼ガスが10%ほど増える。



◆直噴式（DI：ダイレクトインジェクション）



＜メリット＞
・「空燃比」を厳密に制御でき応答性が高い
・トルクに応じた燃料量なので燃費改善に繋がる。
・噴射は吸気工程でも圧縮工程でも行える
・吸気工程で噴射すればシリンダー内の温度を下げられる
・燃焼室内に直接吹き込むので燃料管理がしやすい。
・始動直後の冷間には燃料の気化や霧化に優れる。
・冷間時「弱成層燃焼」により始動性を高められる
　※弱成層燃焼：点火プラグ付近に噴射してリッチ部分を作る

＜デメリット＞
・空気と燃料の混合する時間が短いため、
　混合気が均一にできない（「均質燃焼」されない）
・高圧のシリンダーに直接噴射するので、
　耐えうる専用の燃料ポンプが必要で、コストも高くなる
・吹き返しがあるので吸気バルブ裏が汚れる
・ガソリンの質に直で影響を受ける



※デュアルインジェクション：
　ポート噴射式も直噴式も両方搭載し、良い所取りをしているエンジン



◆余談：超希薄燃焼（ウルトラリバーン）

・直噴とピストン形状で「燃料の塊」を点火バルブ付近に作ることによって
　部分的に「理論空燃比（14.7：1）」を作って燃焼させる事
・これを「均質燃焼」に対して、「成層燃焼」という
・シリンダー全体だと50：1程の比率でかなり薄い燃料で済む
・空気量も多いのでポンプ損失も低減される
・デメリットとして燃費は改善されるが、大気汚染物質が増える
　技術的に排ガスの処理が難しくコスト高となるため採用されなくなった