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コモン・レール式高圧燃料噴射システム:平成24年3月実施1級小型問題15

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コモン・レール式高圧燃料噴射システムの制御に関する記述として,不適切なものは次のうちどれか。

(1)コモン・レールと電磁式インジェクタを使用することにより,インジェクタ内の燃料に常に高い圧力が掛かっているため,電子制御式分配型インジェクション・ポンプに比べ,噴射量及び噴射時期をエンジンECUでより精密に制御できる。

(2)パイロット噴射は,吸入行程の早い段階で噴射され,このとき噴射した燃料は,自己着火しないで燃焼室内に拡散し,空気と混ざった予混合状態にして,冷炎反応状態のまま保持される。

(3)エンジンECUは,エンジンの状態からコモン・レールの目標圧力を算出し,レール圧センサの出力が目標値となるように,サクション・コントロール・バルブのON・OFF時間を決定して,ポンプ室内に吸入する燃料の量を制御することにより,サプライ・ポンプからコモン・レールに供給する燃料の量を調節している。

(4)サプライ・ポンプは,燃料をフューエル・タンクからサプライ・ポンプへ供給するフィード・ポンプ,ポンプ内の燃圧を調整するレギュレート・バルブ,ポンプ本体内への燃料吸入量を制御する2個のサクション・コントロール・バルブ,燃料をコモン・レールへ圧送するポンプ本体とデリバリ・バルブなどにより構成されている。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

解く

(1)コモン・レールと電磁式インジェクタを使用することにより,インジェクタ内の燃料に常に高い圧力が掛かっているため,電子制御式分配型インジェクション・ポンプに比べ,噴射量及び噴射時期をエンジンECUでより精密に制御できる。

適切

特徴

1

従来の電子制御式分配型インジェクション・ポンプでは,インジェクション・ノズルの最大噴射圧力はエンジン回転速度や負荷の影響を受け,全回転域に渡って良好な噴射圧力を得ることが難しかったが,コモン・レール式高圧燃料噴射システムでは,高圧燃料をコモン・レールに蓄えることで,常に安定した噴射圧力を確保できるためエンジン性能が向上する。

2

コモン・レールと電磁式インジェクタを使用することにより,インジェクタ内の燃料に常に高い圧力が掛かっているため,電子制御式分配型インジェクション・ポンプに比べ,噴射量及び噴射時期をエンジン ECU でより精密に制御できる。

3

燃料噴射を 2 段階に分割し,メイン噴射の前に補助的なパイロット噴射を行うことによりメインの燃焼が緩やかに開始するため,エンジンの振動及び騒音を低減できる。さらに,噴射時期を最適に制御することにより燃料の拡散を促進し,燃焼温度が低く抑えられるため,黒煙及び NOx の排出量を低減することができる。また,この噴射システムでは,燃焼速度を速めることができるため,良好な燃焼を確保できる。

(2)パイロット噴射は,吸入行程の早い段階で噴射され,このとき噴射した燃料は,自己着火しないで燃焼室内に拡散し,空気と混ざった予混合状態にして,冷炎反応状態のまま保持される。

不適切

パイ口ット噴射制御

補助的な噴射であるパイロット噴射は,図  に示すように圧縮行程の早い段階で噴射される。このとき噴射した燃料は,自己着火しないで燃焼室内に拡散し,空気と混ざった予混合状態にして,冷炎反応状態(燃焼し易い状態)のまま保持される。この状態からピストンが上死点を過ぎ,シリンダ内の温度が下がり始めた所でメイン噴射が行われるため,このとき噴射された燃料もすぐには自己着火せず,拡散して予混合状態となってから,冷炎反応状態のパイロット燃料の作用を受け急速に燃焼する。このような燃料噴射制御を行うことにより,噴射した燃料と空気とを十分混合させてから燃焼させることができるため黒煙が低減できる。また,メインの燃焼の開始を緩やかにすることで,最高燃焼温度が低下することにより N0x の排出も低減できる。ただし,ある程度エンジンの回転速度が上昇するとパイロット噴射を止め,通常の噴射方式に切り替えている。

なお,パイロット及びメインの噴射量は,各々についてエンジンの状態から算出し,各種センサによる補正を加え決定した後,レール圧に応じてインジェクタへの通電時間を制御している。また,メインの噴射時期及びパイロット噴射とメイン噴射の間隔についても同様の方法で決定している。

 

 

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(3)エンジンECUは,エンジンの状態からコモン・レールの目標圧力を算出し,レール圧センサの出力が目標値となるように,サクション・コントロール・バルブのON・OFF時間を決定して,ポンプ室内に吸入する燃料の量を制御することにより,サプライ・ポンプからコモン・レールに供給する燃料の量を調節している。

適切

サプライ・ポンプ作動

吸入

図 ( 1 )の吸入開始状態では,プランジャはインナ・カム内径の最小部分に位置している。この状態からエンジン ECU からの ON 信号により,サクション・コントロール・バルブが開き,インナ・カムが回転していくと,フィード・ポンプからの燃料圧力によりプランジャは外側へ押し広げられ,ポンプ室に燃料が吸入される。

圧送

エンジン ECU からの OFF 信号により,サクション・コントロール・バルブが閉じると,ポンプ室内への燃料の吸入が終わり,図 ( 2 )の圧送開始状態になると,プランジャはインナ・カム内径の最大部分に位置することになる。この状態から更にインナ・カムが回転して,カムがローラを介してプランジャを内側へ押し縮めるとポンプ室内の燃料が圧縮され,コモン・レールに高圧燃料が送り込まれる。

なお,エンジン ECU は,エンジンの状態からコモン・レールの目標圧力を算出し,レール圧センサの出力が目標値となるように,サクション・コントロール・バルブの ON ・ OFF 時間を決定して,ポンプ室内に吸入する燃料の量を制御することにより,サプライ・ポンプからコモン・レールに供給する燃料の量を調節している。

 

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(4)サプライ・ポンプは,燃料をフューエル・タンクからサプライ・ポンプへ供給するフィード・ポンプ,ポンプ内の燃圧を調整するレギュレート・バルブ,ポンプ本体内への燃料吸入量を制御する2個のサクション・コントロール・バルブ,燃料をコモン・レールへ圧送するポンプ本体とデリバリ・バルブなどにより構成されている。

適切

サプライ・ポンプ

サプライ・ポンプは,図 のように燃料をフューエル・タンクからサプライ・ポンプへ供給するフィード・ポンプ,ポンプ内の燃圧を調整するレギュレート・バルブ,ポンプ本体内への燃料吸入量を制御する 2 個のサクション・コントロール・バルブ,燃料をコモン・レールへ圧送するポンプ本体とデリバリ・バルブなどにより構成されている。

ポンプ本体は,インナ・カム,ローラ及びプランジャにより構成されるインナ・カム機構を採用しており,従来の分配型インジェクション・ポンプのフェイス・カム機構と比較すると超高圧化が可能となる。ポンプの駆動力は,ポンプ前方に取り付けられるタイミング・ギヤにより,クランクシャフトからドライブ・シャフトを介してインナ・カムに伝えられる。インナ・カムの内側には,二つのプランジャ・システムが直列に水平方向(プランジャ A )と垂直方向(プランジャ B )に配置されており,一方が吸入行程のとき,もう一方は圧送行程になる構造となっているため安定した燃料供給が行える。

 

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よって答えは 2