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インジェクションとキャブレターの違いは?構造やメンテナンス費用も

インジェクションとは?

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エンジンの燃料噴射装置のこと

インジェクションとは、燃料噴射装置のことです。正式名称はフューエルインジェクション(英語のFuel Injection)ですが、インジェクションという呼び名が一般的になっています。以下ではインジェクションと表記します。

空気と燃料の混合気を作るうえでインジェクションは必要不可欠なパーツです。より具体的には、吸入された空気に対して燃料を噴射します。

この時に燃料を噴射する装置の名称がインジェクターです。もちろん、混合気はシリンダー内部へ送られ、圧縮・燃焼・排出されることは周知の通りです。

機械式インジェクションから電子制御式インジェクターへ

歴史を振り返ると最初に開発されたインジェクションは機械式でした。キャブレターと違って重力に囚われない燃料噴射が可能となったのです。その後、電子制御式インジェクションが誕生したことで機械式は取って代わられます。

機械式インジェクションをさらに高性能化したものが電子制御式インジェクションです。ECUを採用することでエンジンの電子制御を可能とした点が、機械式インジェクションとの大きな違いになります。

電子制御式インジェクションでは様々な要素が信号としてコントロールユニットへ集約されています。吸入空気、スロットルセンサー、排気温度、水温、空燃比制御、車速、酸素濃度など多岐に及び、キャブレターよりも複雑な構造です。

インジェクションとキャブレターの違いは?

キャブレター
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これら2つの燃料供給装置はどちらも燃料を空気と混合させて混合気を生み出すことが目的で、その意味で違いはありません。

しかし、どのように燃料を吸入空気へ混合させるのか、電子制御が為されているのか、といった点に違いがあります。

キャブレターはキャブレター内部の気圧差で混合気を作る

キャブレター内部の吸気の通路と燃料溜め場所の気圧差を利用して混合気を生み出す構造になっています。

さらに細かくいうと、ベンチュリによって空気の流れが絞られて燃料チャンバー(燃料溜めのこと)側の気圧が相対的に高くなり、ジェットを通過して霧状の燃料が吸気空気に向かって噴出されて混合気が完成するという感じです。

キャブレターにはインジェクションのような制御機構はなく、エンジンの低回転・中回転・高回転時の噴出する燃料の濃さは機械的に調整されます。つまりセッティング次第でエンジンレスポンスが良くも悪くもなるわけです。

インジェクションは電子制御によって混合気を作る

既に説明した通り現代のインジェクションは電子制御が基本ですから、基本的にドライバーが自ら燃調を取る必要はありません。外気温や標高差などに影響されることなくエンジンを始動できます。

インジェクションの噴射方式

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ポート噴射式

吸気ポートに燃料を噴射するインジェクションは噴射方式です。歴史を振り返っても、ガソリン車で広く普及している噴射方式となっています。

直噴式

吸気ポートではなくシリンダーの中へ燃料を直接噴射するタイプを直噴式と言います。ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンのどちらにも採用実績のある噴射方式です。

直噴式のインジェクションが採用されるガソリンエンジン車をここ最近よく見かけるようになりました。これは直噴式とターボチャージャーを組み合わせることで、エンジン排気量を小さくしながらもパワーを落とすことなく燃費性能を高めようというのが狙いです。

その他、シリンダー内部の冷却効果や排ガス削減などのメリットもあります。

ディーゼル車はコモンレール式フューエルシステムを採用

インジェクションやディーゼルエンジン関連でよく耳にするものにコモンレール式というものがあります。

これはディーゼルエンジンに採用される燃料供給システムで、コモンレール(蓄圧器・アキュムレーターとも)を通じてインジェクターへ燃料を送る仕組みです。

燃圧を高く維持することができるので、ガソリンエンジンよりも高い燃圧が求められるディーゼルエンジン車に採用されています。

初心者はここまで理解していればOK。次からは少しマニアックな内容です。

インジェクターの構造と種類

フューエルインジェクションにおいて、実際に燃料を噴射するパーツはインジェクターと呼ばれています。インジェクターの先端にはノズルがあり、そのノズルを開閉することで燃料が噴射される構造です。

インジェクター
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そうなるとノズルがどのように開閉されているのか気になるところ。開閉のキッカケを与える方法は2種類で、1つは内部へ通電して電磁石を断続的に発生させて開閉するタイプ、そしてもう1つはバルブ先端・後端の油圧に差を与えて先端から噴射するようにするタイプです。

専門用語では前者がソレノイドインジェクター、後者がピエゾインジェクターと呼ばれています。

このように同じインジェクターでも内部構造には細かな違いがあるとわかります。ピエゾインジェクターのほうが高性能・高価です。

各シリンダーに使われるインジェクターの数は?

基本的に現在の自動車に搭載されるエンジンは、各シリンダーごとに1つないしは2つのインジェクターが用意される仕様です。

シリンダーそれぞれのためにインジェクターが1本ずつ装備されているのがマルチポイントインジェクション、1つのシリンダーに対してインジェクターを2本用意するタイプがデュアルインジェクターと呼ばれています。

エアフロメーターの構造と種類

吸入されている空気の量を計測するパーツエアフロメーターと言います。ここで計測したデータを電気信号に置き換えてECUへ送ることで、燃料の噴射量が決定されます。適切な量の燃料を噴射するためにマストなパーツです。

エアフロメーター
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エアフロメーターは、吸入空気の測定方法で種類が分けられています。メジャーリングプレート式・カルマン渦式・熱線式と呼ばれるエアフロメーターはいわゆるL式というもので、代表的なタイプです。吸入した空気を量を感知します。

D式というのもありまして、これは空気がインテークマニホールドへ吸気された時のインマニ内部の負圧をセンサーで計測するタイプです。どちらも吸気空気量を感知しますが、その測定方法に違いがあります。

インジェクターのメンテナンス方法と費用

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長年の使用により汚れが溜まるとインジェクターが本来の性能を発揮しなくなります。この時、新品へ交換する代わりに洗浄で性能を回復させる選択肢も一般的です。

実際、インジェクターの洗浄を事業として展開する会社もあります。その他、給油時に一緒に加えるだけで簡単に洗浄する方法もあります。

ガソリン添加剤(燃料添加型洗浄剤)で簡単洗浄

燃料に独自の添加剤を加えて、その燃料にエンジン内部のカーボン等を取り除くことを目的とした添加剤です。Wako’s(株式会社和光ケミカル)が販売するF-1(フューエルワン)は、この種の添加剤の有名どころとして知られています。

燃料添加型洗浄剤の価格相場は1,000円〜3,000円となっています。先ほど取り上げたWako’sのF-1の単価は1,600円です。

使用するタイミングは人によって様々ですが、定番はエンジンオイル交換後の給油時になります。添加量は燃料によって決まっていて、F-1なら燃料20〜60Lに対して1本分投入します。

燃料キャップを開けて燃料を入れる間際に洗浄剤をいれると良いでしょう。部品を外すことなく給油時に注ぐだけとお手軽な点はポイント高めです。

自分で外してインジェクター洗浄を専門業者に依頼する

インジェクターの洗浄を専門とする業者があります。工賃は3,000円〜5,000円で、オプションを依頼する場合には追加料金といった感じです。オプションにはフィルターやOリングの交換、各種加工などが含まれます。

インジェクター洗浄と同時にその性能を調査してレポートにまとめるサービスも定番です。各インジェクターが本来の性能(各インジェクターの燃料噴射量)を発揮しているかどうかを知ることができます。

新品のインジェクターは1本あたり5万円とも言われていますから、洗浄するほうが格安なのは明らかです。ただしこの場合、自分でインジェクターを取り外ず必要があります。

整備工場に全て任せる

難しいことを考えず整備工場に依頼するのもアリです。特にインジェクターの着脱とインジェクター洗浄の両方を自社で行う業者に依頼すれば、工賃を含めても比較的リーズナブルに修理を終えられます。

いずれにせよ依頼する前に、インジェクターを新品交換する場合・装着されているインジェクターを洗浄する場合の2通りで見積もりを取ることをおすすめします。

燃調を気にすることなく毎日エンジンを簡単に始動できるのはインジェクションのおかげです。

時代は電動化へと向かっていますが、メカニズムに興味・関心のある人ならインジェクションがどこまで進化を遂げるのか見届けたいところでしょう。

また、現代ではインジェクションあってこそのエンジンです。定期的に点検・整備をするように心がけましょう。

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中華鍋振る人
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自動車とバイクに関連する記事を書いています。モータースポーツは観戦よりも参戦派。道交法や違反に関する情報を、法律に詳しくない人にもわかりやすく解説しています。
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