平成20年3月実施1級小型問題15：コモン・レール式高圧燃料噴射システム

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

（1）高圧化した燃料をコモン・レールに蓄えることで，エンジンの状態に適した噴射圧力を確保できるため，エンジン性能を向上できる。

（2）噴射時期を最適に制御することで燃料の拡散を促進し，燃焼温度を高くすることで，黒煙及びNOxの排出量を低減できる。

（3）メイン噴射の前に補助的なパイロット噴射を吸入行程で行うことにより，メインの燃焼の開始を緩やかにすることができる。

（4）燃料の微粒化により，燃料の総表面積が小さくなり，周囲の吸入空気や熱とよく触れることで良い燃焼状態となり，PMの生成を低減できる。

解く

（1）高圧化した燃料をコモン・レールに蓄えることで，エンジンの状態に適した噴射圧力を確保できるため，エンジン性能を向上できる。

適切

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）噴射時期を最適に制御することで燃料の拡散を促進し，燃焼温度を高くすることで，黒煙及びNOxの排出量を低減できる。

不適切

ジーゼル・エンジンでは，特に，排気ガス中に合まれる有害な大気汚染物質となる PM , NOx をそれぞれ低減させることが最も重要になってくる。 PM は，完全燃焼させることで低減させることができるが， NOx は，完全燃焼すると燃焼ガス温度が高くなるため，より多く生成される。この PM と NOx は，同時に両者を低減することは，困難な関係にある。

この問題を解決するためには，コモン・レール式高圧燃料噴射システムのように噴射圧力を高圧化することで液体の燃料を微粒化させ，微粒化したことで総表面積が大きくなり周囲の吸入空気や熱とよく触れることになり，良い燃焼状態になり PM の発生が低減する。さらに，微粒化したことで着火性が良くなるため噴射タイミングを遅角させることができ，着火遅れや燃焼期間が短くなることにより燃焼温度が低くなるため，NOx の生成も低減できる。

（3）メイン噴射の前に補助的なパイロット噴射を吸入行程で行うことにより，メインの燃焼の開始を緩やかにすることができる。

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。