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ガソリンエンジンの筒内噴射(直噴)とポート噴射のメリット、デメリットについて教...

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ID非公開さん

2017/1/3022:47:56

ガソリンエンジンの筒内噴射(直噴)とポート噴射のメリット、デメリットについて教えてください。

最近の車は直噴エンジンが増えていると思います。
メリットとしては希薄燃焼ができることや、筒内に噴射することによりガソリンが気化する際に熱が奪われてシリンダー内を冷却する効果があることは調べてわかりました。
インジェクターが2つあってポート噴射と直噴を使い分けているエンジンなどは存在しますか?

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k_f********さん

2017/2/302:29:50

>ガソリンエンジン
>筒内噴射(直噴)とポート噴射のメリット、デメリットについて
再掲、且つ「強いて言えば」に成りますが・・・
筒内直噴:
霧化は出来ても、気化に要する時間が不足気味である。
過去、何社もがリリースした直噴式の経年劣化具合を見れば、一目瞭然でしょう。
これを改善しようと噴射圧を上げれば、ポンプの駆動馬力(= 損)が増えます。し、ガソリンと言う潤滑性に欠ける物を加圧する事の難易度も考えるべきでしょう。
吸気を気化潜熱で冷やす事、ガソリン蒸気を一緒に吸い込まない事で、充填効率を上げられたり、ノッキング限界を広げられる。
けど、それが本領を発揮するのは過給した場合でしょう。NAなままで活きるか?
インマニに冷却水を回して加温し、アイシング防止、気化促進を図る構造は珍しくもありません。
又、ノッキング限界を上げる効能にしても、ミラーシステムによるアトキンソンサイクルが徐々に浸透している今、ハイオクさえも不要かもしれないと言う事に成っています。(圧縮比連続可変化で過給を大々的に行う方向へ)

ポート噴射:
これは、何種類も考えねばいけません。
先ず、インジェクターが1つでトーナメント式インマニを使う構造。
これについてはもう絶滅したとして、考えなくても良いでしょう。d(^^;)
各気筒独立インジェクター配置。
標準的ですね。そして、実用車としては走行時間の大半を占める部分負荷領域での噴射量調整精度を上げる為に、小容量のインジェクターが選ばれます。
結果、全開時に噴射量が不足する。から、閉弁期間に不足する分を予め噴射しておく事が普通に成ってます。
と言う事は、ポート壁やバルブ傘がガソリンで濡れる → カーボン堆積の原因に成る、と言う事です。
レース用ならば、少量噴射用は弁直近に配置してアクセル操作に対してのレスポンスを稼ぎ、大容量インジェクターはインテークポート上流にちょっと離して配置する事で気化を良くする、と言った構造が常識的に成ってます。(自然吸気で高回転型な為にトランペットが短い場合はこの限りに在らず)

ポート噴射では、壁や笠を濡らす事による気化遅れが在る分、筒内直噴の方が精度良く制御出来るのは確かですが、霧化は出来ても気化が不十分、燃料液滴が直接燃える事が解消し切れていない直噴が絶対的に優位か、とも考えるられる訳で、私的には、筒内直噴は必然の技術では無いし、それを採用したからって「コレッ!」と呼べる様な変化を示す物でも無い、と思うのでした。

未だ過給でダウンサイジングが始まったばかりの今、ですから d(^^;)、結論は後回しにして今後を注視していても良いんじゃないでしょうか。


とUpしてからちょっと追加。(^^;)
気化を促進する手段として、燃焼室内渦流を強める事が考えられます。が、渦を強く巻かせると言う事は、吸入ポートを流れる抵抗が強まる事でもあります。(充填効率悪化)
更には、その渦流が燃焼に伴って燃焼室壁に熱い風を強く当てる事にも成ってしまいます。と、冷却損は増えるしディトネーション等の自己不正着火も増える、NOx生成量も・・・
これらは皆、リーンバーンやディーゼルの開発段階で明らかに成っている事象です。

と言う事で、意外な所に迄、(悪)影響が及んでしまうのだとお考え下さい。
尚、

>直噴
>メリットとしては希薄燃焼ができる
出来ません。
厳密に理論空燃比を維持するのが基本です。何故なら、それより薄く成って余剰酸素を排出すると三元触媒がNoxを乖離出来なく成るから。
某ヨタのリーンバーン実用化の悩みはそこに有りました。
NOx吸蔵触媒等を併用しない限り、薄目の燃費Bestは使ってはいけない領域なのです。

>インジェクターが2つ
>ポート噴射と直噴を使い分けているエンジン
こちら
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%A8%E3%82%BF%E3%83%BBG...
には、2GR-FSEが採用していると記述されてますね。
しかし、自然吸気のままで筒内直噴が要るのか?
私的には甚だ疑問に思ってます。過給を突き詰める方が先じゃないのか、と。

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maz********さん

2017/2/306:19:07

インジェクターが2つあって
ポート噴射と直噴を使い分けているエンジンなどは存在しますか?

トヨタ86・スバルBRZ

インジェクターが2つあって
ポート噴射と直噴を使い分けているエンジンなどは存在しますか?...

cur********さん

2017/1/3023:47:51

トヨタのD4-Sがポート噴射と直噴の両方を使っています。
V6や直噴ターボエンジンに採用されています。

https://www.youtube.com/watch?v=FjUpvCO9SPw

直噴だけで賄う技術が無いのか、それを上回るメリットがあるのかよくわかりませんが。

sha********さん

2017/1/3023:33:24

自分の記憶ではないですね。キャブ+1個のインジェクターって何となくあったような気がするんですが。
直噴は効率としてはメリットがほとんど。デメリットとなると、バルブを洗浄しないので傘にススが溜まっていくこととEGRで真っ黒になることか・・・今もそうなんだろうか??

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