最新ガソリンエンジン

- 第１３回 燃料系 その５ -

2016/06/21 公開

CPU もう１５年も昔の話です。
当時、秋葉原に行ってパソコン用のＣＰＵを買うと、写真左上のファミコンソフトのような部品を手にすることができました。
今となってはもう懐かしい名前、インテル ペンティアムⅢ プロセッサーです。
それが２０００年か２００１年に、名称はペンティアムⅢのまま次世代モデルに置き換わり、写真右下のような部品になりました。（写真はペンティアムⅢではなくＣｏｒｅ ｉ７）

昔のクルマ同様、マニアの間では開発コードで呼ばれていて、ファミコンカセットタイプのヤツが「カトマイ」、次世代のが「カッパ―マイン」でした。
「今度のＳＲ２０ＤＥＴの排気バルブはナトリウム封入だって！」
と
「今度のサンダーバードは２次キャッシュ内蔵だって！」
は同じ種類の言葉です。
言うまでもなく、ＳＲ２０ＤＥＴは４代目 日産 パルサー ＧＴＩ-Ｒに搭載されたエンジンで、サンダーバードはＡＭＤ社製のＣＰＵの開発コードです。
ちなみにこのサンダーバード、安価で高性能であったのですが熱を持ちやすく、マニアの間で「焼き鳥」と呼ばれていました。
時は流れて２０１６年の今、ＣＰＵを開発コードで呼ぶパソコン改造雑誌も、クルマを型式で呼ぶＣＡＲ ＢＯＹやＯＰＴＩＯＮなどの自動車改造雑誌も、もはやこの世にありません（涙

この頃のクルマの高性能化もすさまじい勢いでありましたが、パソコンの進化速度はさらに凄まじいものがありました。

ナンでパソコン？

そうオッサンの皆様方が訝しがるのももっともで御座いますが、ＥＦＩを始め各種電子制御装置の進歩はコンピューターの進歩なしには語れません。

graphic 右図の右側は初代ファミコンに登場のマリオです。ご存知ですよね。
左側は、最新のプレイステーション４のゲーム「コール・オブ・デューティー」の画像です。
残念ながらワタクシメ、最後に買ったゲーム機はセガ サターンだったので、コール・オブ・デューティーは名前しか知りません。
知りませんが、１９８５年に発売されたスーパーマリオブラザースと、２０１６年製のコール・オブ・デューティー。
３０年という年月が如何に長いのかを如実に物語っています。
話をクルマに戻しましょう。
何故にココでコンピューターの進歩について語ったのかと申せば、ＥＦＩの心臓部はコンピューターだからです。
もちろんＥＦＩだけではなく、クルマに使われているすべての電子制御装置のコントロールユニットはコンピューターです。
たとえ話ではありますが、１９８５年当時のコントロールユニットはマリオを動かす程度のコンピューターであったわけです。

「あ～いまエンジン回転は××ｒｐｍか。で、スロットル開度は○○％だ。吸入空気量は△△だから、基本噴射量は・・・え～と、□□だ。 あっ、チョット待って。エンジン水温が低いヨ。え～エンジン水温が＊＊度の時の追加量は▲▲だから・・・・噴射量は・・・待っててね、いま計算するから・・・ 基本噴射量が□□で追加が▲▲だから足し算して・・・出た！ ●●だ。よーしインジェクター、●●だけ燃料を噴け！」

きっとコントロールユニットの中では、カクカクしたオッサンが一生懸命計算していたことでしょう。


さて、今後こそ本当に本題に戻します。

・噴射方法

燃料の噴射方法には以下のような種類がありました。


  • シーケンシャル噴射は順次噴射とも呼ばれ、各気筒の吸気行程に合わせて燃料を噴射します。
  • グループ噴射は、まあ、ちょっと手抜きですね。
    ３気筒ずつまとめて噴射してしまいます。
  • 同時噴射は・・・これは・・・たとえば、わかっていてこんな手抜きをされたら結構怒っちゃう、てくらい手抜きですね。
    いいのか、ホントにこれで！ と言いたくなっちゃいます。

しかしながら、昔のコントロールユニットでは計算しているのがカクカクのオッサンです。
６気筒の場合、シーケンシャル噴射と同時噴射では、単純に６倍の量の計算が必要となってしまいますから、カクカクオッサンとしては同時噴射の方が大変助かるわけです。

ところが・・・です。
某雑誌で、日産のエンジニアの方の回顧録を読みました。
それによると、初代のＥＦＩはアナログ電子制御であったとのことでした。

アナログ電子制御・・・・？？？？

電子制御とは、全部０と１で計算されるものであると思い込んでいたワタクシメは、目からウロコが２枚くらい落ちました。
さっそくググって、Ｗｉｋｉに「アナログコンピューター」なる項目を見つけました・・・・が、よく解りません（涙
まあとにかく、初期のＥＦＩに使用されていたコンピューターはカクカクオッサンですらなかった、ということだけわかりました。
となれば、同時噴射も致し方なしですね。

現在では、当然のごとくシーケンシャル噴射がすべてのエンジンで採用されているはずですが、１９９０年代まで同時噴射制御を使っていた車種もあるそうです。

EFI06 ちょっと変わったところで、多気筒にもかかわらずインジェクターが１本の「セントラルインジェクション」なんてのもありました。
廉価グレードに設定されていました。
たとえば２.０リッターのデラックスには気筒数分のインジェクターが、１．８リッターの安いグレードにはセントラルインジェクション・・・的な使われ方をしていました。
EFI07 続いて、昔のＥＦＩでたまに見られたコールドスタートインジェクターです。
普通のインジェクターに加え、冷間時の始動用に増量のためのインジェクターが付いてたりしました。
これは大きく見ればキャブレーターで言うところのチョークバルブと同じ目的なわけで、絶滅したキャブレーターの怨念がこんなトコロに・・・
この追加インジェクターも現在では見られなくなりました。

car4 １９９６年に登場したのが三菱 ギャランに搭載されたのがＧＤＩ。
筒内直接噴射、ダイレクトインジェクション、ＤＩなどと呼ばれています。
シリンダーの中に直接噴射する理由については後述しますので（相当先になるとは思いますが・・・）、ここではその仕組みだけを。
インジェクターの位置を変えただけでしょ！

と言うわけにはまいりません。
吸気ポートに噴射する（以下、ポート噴射）場合には、燃料をたいして加圧する必要がありません。
吸気管内は基本的に負圧で、ターボエンジンでも一般的には１ｋｇ/ｃｍ2ちょっとですから、それよりも燃圧が高ければ燃料を噴射することができます。
ところがＤＩでは、１０ｋｇ/ｃｍ2を軽く超える圧縮行程中のシリンダー内に噴射するので、それよりも高い燃圧を作らなければなりません。
となると電気式の燃料ポンプでは能力不足となり、カムシャフトやクランクシャフトで駆動する高圧ポンプを使うことになるのです。



でもさ、筒内噴射なんて昔からあるじゃない！
とツッコまれるオッサン、正解です。

300sl １９５４年のメルセデス・ベンツ ３００ＳＬは筒内噴射でした。

Bf109 さらに言えば、１９３６年にメッサーシュミット Ｂｆ１０９に搭載されたＪｏｍｏ２１０エンジンも筒内燃料噴射です。
まッ、右画像はＪｏｍｏ２１０型が搭載されたＢｆ１０９Ｂ型ではなく、Ｂｆ１０９Ｅ型ですねどね。

ドーでもいい！

と、怒声が聞こえますが・・・好きなんですよォ、Ｂｆ１０９

３００ＳＬやＢｆ１０９が採用した筒内噴射は機械式で、以下のような仕組みでした。



機械式では、インジェクター内の弁がスプリングによって閉じられています。
ポンプが燃料を圧縮し、燃圧がインジェクター内のスプリング力に打ち勝つと、弁が開いて燃料が噴射されます。
つまり、噴射量や噴射タイミングはポンプが調整します。
一方、電子制御のＤＩでは、ポンプはただ燃料を加圧するだけ。
量やタイミングはコントロールユニットがインジェクターの弁を開閉することで調整します。


これで大きな括りの話は終わりです。
ＥＦＩの大まかな姿をご理解いただけましたでしょうか？

次回から、各部品の進化を見ていきます。

続く


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