噴射ポンプ

噴射ポンプはディーゼルエンジンのシリンダーに燃料を送り込む装置である。伝統的に、噴射ポンプはギア、チェーン、またはカムシャフトも駆動する歯付きベルト（多くの場合タイミングベルト）によってクランクシャフトから間接的に駆動されていた。従来の4ストロークディーゼルエンジンでは、クランクシャフトの半分の速度で回転する。そのタイミングは、燃料がそのシリンダーの圧縮行程の上死点のほんの少し前に噴射されるようなものである。ガソリンエンジンのポンプベルトがカムシャフトから直接駆動されることも一般的である。一部のシステムでは、噴射圧力は620バール（8992 psi）にも達することがある。^[1]

非常に高圧な環境への正圧注入が必要なため、ポンプは大きな圧力を発生します。新しいシステムでは通常15,000 psi (100 MPa) 以上です。ディーゼルシステムを扱う際には細心の注意を払う必要があります。このような圧力で燃料が漏れると、皮膚や衣服に簡単に浸透し、体組織に注入されて切断を必要とするほど深刻な医学的結果をもたらす可能性があります。^[2]

以前のディーゼル ポンプは、ミニチュア直列エンジンのように、カムで作動する一連の噴射シリンダーを一列に並べた直列レイアウトを採用していました。ピストンのストローク量は一定で、噴射量 (つまり、スロットル) は、シリンダーのらせん状のスロットと一直線に並ぶカットオフ ポートに対してシリンダーを回転させることによって制御されます。すべてのシリンダーが同時に回転すると、それらの噴射量が同時に変化し、エンジンからの出力が増減します。インライン ポンプは、トラック、建設機械、静止エンジン、農業用車両などの大型の多気筒エンジンで今でも好まれています。

乗用車や小型トラック用に、ロータリーポンプまたはディストリビューターポンプが開発されました。これは、軸方向カムプレートから駆動される単一の噴射シリンダーを使用し、ロータリー分配バルブを介して個々の燃料ラインに噴射します。ボッシュVE ポンプなどの後継機種では、クランクシャフト速度に応じて噴射タイミングが変化するため、クランクシャフト速度が高いときにはより大きなパワーが得られ、クランクシャフトの回転が遅いときにはよりスムーズで経済的な動作が得られます。一部の VE バリアントには、圧力ベースのシステムがあり、通常よりも噴射量を増やすことで、ターボチャージャーまたはスーパーチャージャーを装備したエンジンがブースト状態でより多くのパワーを発揮できるようにします。

すべての噴射ポンプには、クランクシャフトの回転数がエンジンを危険にさらす場合に燃料供給をカットする調速機が組み込まれています。ディーゼル エンジンの重い可動部品は過回転に耐えられず、過回転すると壊滅的な損傷が発生する可能性があります。メンテナンスが不十分で摩耗したエンジンは、摩耗したクランクケース換気システムから潤滑油を消費して「暴走」し、エンジンが壊れるまでエンジン速度が上昇します。これは、ほとんどのディーゼル エンジンが燃料供給制御によって速度を調整するだけであり、EGRシステムを備えたエンジンを除いて、空気吸入を制御するスロットル バルブを備えていないためです。

機械式ポンプは、国際排出ガス指令に準拠し、性能と経済性を向上させるために、段階的に廃止されつつあります。1990 年代からは、完全な電子制御の中間段階として、ロータリー ポンプの一部の機能を制御するために電子制御ユニットを使用するポンプが登場しましたが、それでもエンジンによって機械的にタイミングが調整され、駆動されていました。第 1 世代の 4 気筒および 5 気筒 VW/Audi TDI エンジンは、ユニット インジェクターに切り替わる前に、これらのポンプの先駆けでした。1990 年代に間接噴射から、はるかに効率的であるものの本質的に洗練度の低い直接噴射エンジンに変更されたため、これらのポンプは自動車のディーゼル エンジンの噴射制御と改良を改善するために使用されました。ECU は、改良を支援するために油圧エンジン マウントの減衰を変えることさえできました。BOSCH VP30 VP37 VP44 は、ポンプの例です。それ以来、コモン レール ディーゼルシステムと電子ユニット直接噴射システムへの広範な変更がありました。これにより、機械式システムと比較して、より高い圧力、より細かい噴射量の制御、および複数の噴射段階が可能になります。

ウィキメディア・コモンズには、ディーゼル燃料噴射ポンプに関連するメディアがあります。

• ユニットインジェクター

良好な噴霧形成と空気と燃料の混合のためには、プロセス全体を通しての噴射圧力は 1000～1200 bar 以上にする必要があります。実際には 1600～1800 bar 以上になる傾向があります。