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今回はエンジンの燃料の流れについて解説していきます、流通しているエンジンの燃料の種類は大きく分けて3種類あります「ガソリン・軽油・ガス」です。
大きな違いは点火方式により分類されます。
ガソリンエンジンやガスエンジンのように、電気火花によって圧縮した混合ガスに点火・燃焼させるものを「火花点火機関」といいます。ピストンが下降すると、シリンダ内に負圧が発生し燃料と空気の「混合気」が吸入されます、ピストンの上昇と共に混合気中の燃料は温度上昇により完全に気化されます。
スパーク・プラグの点火によって混合気が燃え広がるように燃焼、圧力が上昇し膨張した燃焼ガスがピストンを押し下げ、クランクシャフトを回転させます。
この時、燃料噴射装置は吸入空気量に見合った燃料を噴射しています。
ディーゼルエンジンのように火花を利用せず、空気の圧縮熱を利用して燃料を自然発火させるものを「圧縮着火機関」といいます。
ピストンが下降すると、必要以上の空気を吸入します。ガソリンエンジンでは吸入空気量でエンジン回転数を制御していますが、ディーゼルエンジンでは燃料噴射量により回転数を制御します。
高温・高圧になった空気に高圧で霧状になった燃料を噴射すると空気と混ざり合い着火・燃焼します。この時の燃焼は燃え広がるのでは無く、複数の場所で燃焼が起こっています。
圧縮比はガソリンエンジンが10～11程であるのに対し、ディーゼルエンジンでは15～20程と高いのが特徴です。
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それぞれのエンジンに特色があるので、用途や条件に合ったエンジンが搭載されています。小型発電機や乗用車はガスとガソリン、重機やトラック・バスなどはディーゼルが多いです。
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今回のバックホウは軽油を使用するディーゼルエンジンです、その燃料の流れを見ていきます…
燃料は「燃料タンク」に貯蔵されます、タンクからエンジンへ燃料が流れるのですが吸出し口の下にもホースが接続されています。これは水の「ドレン」です。
空気中の水分が燃料タンクの中で結露を起こします、燃料より水の比重が重いため水はタンクの下側に溜まります、この水分を排出します。
特に重機や大型トラックは燃料タンクの容量が200L以上ある場合もあるので、それだけ結露した時の水量も多くなりますし、燃料キャップがむき出しなんで雨水が入る可能性もあります。
また、燃料タンクのキャップは外気と通じておりタンク内の圧力を調整しています。
ガソリンの場合は大気開放してしまうと燃料蒸発ガスが発生してしまうので「燃料蒸発ガス排出抑止装置」が装着されています。
この機械は「電動式フィードポンプ」により燃料を吐出しますその間には、水やゴミの侵入を防ぐ「ウォーターセパレーター」が装着されています、ここの接続部が緩くなると空気を吸い込みエンジンの出力不足や始動不良の原因になります。
燃料タンクから出ている一番最初のホースがゴミで詰まる時があるので、ホースを外した時はエアーを通して清掃しておきます。ホースが「ユニオンボルト」で
接続されている場合は油路の詰まりも点検します。
ウォーターセパレーターでゴミや水分を取り除いた燃料は、燃料フィルターでろ過され「燃料噴射ポンプ」に流れ、余剰な燃料はタンクに戻っていきます。
燃料噴射ポンプではエンジンの動力により、燃料を高圧に加圧して各気筒の「燃料噴射弁」へ圧送し、燃料を噴射してエンジンが駆動します。
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さらに大きなエンジンのフィードポンプは機械式になり、燃料吸入口に「ゴーズフィルター」が装着されています。ゴーズフィルターは金網やブラスチックで出来ており、清掃して再利用します。
ディーゼルエンジンでは燃料切れを起こした時など、燃料の通路に空気が入ると燃料を送り出す事が出来なくなります、そういった際にはプライミングポンプを手動で動かし、燃料を圧送します。
燃料噴射ポンプでは「タイマー」と「ガバナー」で燃料の噴射時期と噴射量を機械的に制御しています、この時噴射される燃料の圧力は700～1000気圧程の高圧で噴射されます。
さらに新しい燃料噴射装置では「コモンレール式燃料噴射装置」が採用されています。従来機械的に制御していた燃料の噴射時期や噴射量を電気的に制御しています。燃焼行程では燃料噴射を5回に分けて制御する事で、性能向上や排出ガスの規制をクリアしています。この時噴射される燃料の圧力は1400～1500気圧、高いものでは1800～2000気圧まで圧縮されます。
燃料噴射装置はとても繊細に作られているので、燃料フィルターを「プレ」と「メイン」に分けてろ過しています。軽油は燃焼だけでなく、ポンプ自体の潤滑油としての役割もあるので不正軽油などを使用するとポンプの破損に繋がります。
ガソリンエンジンの燃料の圧力は50～100気圧程なので、ディーゼルエンジンとは燃焼方法の違いだけで無く「燃料噴射ポンプ」自体に大きな違いがあるといえます。
ガソリンエンジンは吸入空気量を調整する事でエンジンの回転数が変わります、空気量に見合った量の燃料を排出ガス温度やエンジンの状態によって細かく制御し、スパークプラグの点火タイミングも調整しています。
一方ディーゼルエンジンは燃料の噴射量を調整する事でエンジンの回転数が変わります、なのでディーゼルエンジンには「スロットルバルブ」が存在しません。
必要以上の空気を吸入し燃料を噴射したら良い感じに燃焼してくれます。
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そう考えたらガソリンエンジンって結構複雑です、燃料噴射量を調整したり、点火時期を変えたりするのでその分部品点数や制御が多くなります。
さらに新しい機械は「コモンレール式燃料噴射装置」が搭載されています、さっきみたいな電磁ポンプでは無くエンジン回転を利用したフィード・ポンプが採用されています。ウォーターセパレーターと燃料エレメントを経て、燃料を吸っています。燃料切れを起こすとプライミング・ポンプを押して人為的に燃料を圧送する必要があります。
これは重量20トンの中型バックホウの電磁フィード・ポンプです、重機に搭載されているエンジンの多くは最高回転数が2500/min以下に設定されているので電磁ポンプが広く使われています。
今回は燃料の流れについて解説していきました、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンは猫と犬ぐらい違うので、燃料を間違えると調子が悪くなったり、ポンプやエンジンの破損にもつながるので注意が必要です。それでは、動画をご視聴いただきありがとうございました。