アメリカの新車やトラックの半数は、ガソリン直噴（GDI）を採用しています。 そこで疑問が生じる。 その答えは、2 つの別々の経路で燃料を火に注ぐことです。すでにいくつかのメーカーは、エンジンにポート噴射と直噴の両方を搭載しています。 トヨタは、10 年以上前に V-6 に D-4S と呼ぶこの技術を導入し、現在は 2.0 リッター フラット 4（スバルが製造）、3.5 リッター V-6 および 5.0 リッター V-8 にポートおよび直接噴射を使用しています。 アウディは3.0リッターV型6気筒と5.2リッターV型10気筒エンジンに搭載しています。
Ford は現在、デュアル燃料、高圧直接噴射（DI）と低圧ポート噴射（PI）と呼ばれるもので支配的なプレーヤーである。 用途としては、ターボチャージャー付きおよび自然吸気のV型6気筒およびV型8気筒ガソリンエンジン（2.7～5.0Lの全4種）がある。 2017年モデルのF-150 RaptorフライングピックアップとGTスーパーカーは、いずれも新型の3.5リッターEcoBoost V-6を搭載しています。 地上仕様のF-150も、デュアル燃料のベース3.3リッターV-6と、オプションのEcoBoost 2.7リッターおよび3.5リッターV-6でこの技術に大きく依存しています。 そのため、このような弊害が発生する可能性があります。 ハリウッドでは、車が崖から転落するという描写がありますが、自然発火というものは存在しません。 液体ガソリンは燃えないので、タンクから取り出した燃料をエンジンの中で燃焼させるために、2段階のプロセスを経ることになります。
Step 1は液体を細かく霧化させることで、ポンプで加圧したガソリンを小さなインジェクターの開口部から強制的に流し込んで実現されます。 日立のエンジニアによる研究では、1000 psi に加圧した燃料を直径 0.006 ～ 0.011 インチのオリフィスから噴射すると、直径わずか 0.000003 インチの液滴が時速 135 マイルの霧となることが明らかになりました。
気化は霧化の後に起こります。 ここで、細かい燃料の液滴は液体から気体への相変化を経て蒸気となり、空気と混ざってスパークプラグで点火される。
この相変化の際に熱が吸収されるので、冷却効果があり、これを利用してエンジンの運転効率を高めることができる。 PIでは、インテークマニホールドを流れる空気は、燃焼室に到達する前に冷却される。
それぞれの戦略にはプラスとマイナスがあります。 また、”li “は、”li “が “li “であることを意味し、”li “が “li “であることを意味します。 それは、バルブやスパークプラグからよく離れて、吸気ポートにインジェクタを配置することが著しく容易である。 この上流に位置することで、十分な気化時間を確保することができます。 そのため、燃料の飛沫が吸気ポートの壁に付着し、燃費が悪化することがある。
DIでは、点火直前の圧縮段階で位相差冷却効果が得られるため、燃料と空気の混合物の早期点火であるデトネーションが起こりにくくなります。 燃焼室の表面温度を下げることで、圧縮比を上げ、自然吸気でも過給圧でも効率を上げることができる。 フォードでは、新しいデュアル噴射と高いブースト圧を組み合わせることで、新しい3.5リッターV型6気筒のピークトルクを30lb-ft向上させました。 また、高圧ポンプは寄生損失を発生させるため、より高価になります。 ダイレクトインジェクターは騒音が大きい。 吸気バルブの裏側やテールパイプに付着するカーボンは、一部のDIユーザーにとってサービス上の問題点である。 気化時間が短いため、燃料の一部が燃焼室や触媒コンバーターから粒子状物質や煤として流出する。 これらの炭素粒子は、ディーゼルエンジンから排出されるものと似ていますが、サイズは小さくなります。
組み合わせ
究極の戦略は、PI と DI の両方のメリットを組み合わせて、それぞれのマイナス面を軽減させるというものです。 たとえば、トヨタでは、低～中程度の負荷および回転数条件、つまり通常の運転中に両方のインジェクターを噴射します。 これにより、ブーストをかけずに吸気濃度を上げ、吸気バルブに付着したカーボンを洗い流すことができる。 3214>
Peter Dowding（フォードのパワートレイン ガソリン システム担当チーフ エンジニア）は、異なる戦略を明らかにしました。 Fordは、スムーズで静かで効率的なエンジン操作のために、アイドル時と低回転時にPIを単独で使用します。 そして、回転数や負荷が上がるにつれて、PIとDIの混合燃料を計画的に供給する。 トヨタの方法論とは対照的に、フォードのPIは常に作動しており、燃料供給の少なくとも5～10パーセントを担っています。
Dowding とフォードのエンジニアリング仲間である Stephen Russ は、テールパイプや吸気バルブへのカーボン堆積が DI エンジンの問題であったことがないことを強調します。 Dowding はさらに付け加えます。 「電気モーターが推進役を担うことが多くなった今、私たちの課題は、できる限りエンジン効率を向上させることです。 フォードのデュアル燃料テクノロジーは、この取り組みにおいて貴重でコスト効果の高い戦略であることがすでに証明されています」
現代のエンジンの設計と開発は、出力、排出、燃費、耐久性、運転性、およびその他の懸念事項をバランスさせようとする曲芸のようなものです。 デュアル燃料戦略は、エンジニアがガスの一滴一滴からより多くのエネルギーを引き出すために努力する際に、回すべき追加のキーを提供します。 教訓を学び、部品コストが下がるにつれて、より多くのメーカーがこのアプローチを採用し、火をつけることを期待しています。
