燃料供給システムの概説:キャブレターから電子制御噴射弁へと進化【バイク用語辞典:燃料供給編】

■高精度に噴射量や噴射時期を制御して燃費や排ガス、出力を改善

●噴射弁で微粒化されたガソリンを噴射するため、高圧ポンプで高圧化

バイクの燃料供給システムは、2000年頃には排ガス規制対応のため、キャブレター方式から電子制御噴射弁方式に切り替わり、排ガスだけでなく燃費や出力も大きく改善されました。

すべての制御の中心となる燃料供給システムの概要について、解説していきます。

●燃料供給はキャブレターから噴射弁へ

エンジンの燃焼室でガソリンを効率良く燃焼させるためには、あらかじめ吸気ポート内でガソリンと吸入空気を混ぜ合わせた良質の混合気を形成することが重要です。混合気を形成する燃料供給装置は、2000年頃からキャブレター方式から電子制御噴射弁方式に切り替わりました。

・キャブレター

キャブレター
キャブレター

キャブレターは、吸気の流れの中に流路を絞るベンチュリーを設けて、吸入空気がベンチュリー内を通過するときに発生する負圧を利用してガソリンを吸い出します。

吸い出された霧状のガソリンは、吸気の流れに乗って吸気ポート内で混合気を形成します。

・電子制御噴射弁

燃料噴射弁
燃料噴射弁

電磁式の噴射弁は、電気信号によってニードル弁を開閉して微粒化したガソリン噴霧を吸気ポート内に噴射します。

燃料噴射は、ECU(エンジンコントロールユニット)による電子制御で行います。エンジン回転やアクセル開度、吸気圧力、吸気温度などのセンサー情報から、運転条件に応じた最適な燃料量を噴射します。

2006年に排ガス規制が強化された時点で、競技用バイクなど一部を除いてほとんどのバイクは電子制御の噴射弁システムに切り替わりました。

●燃料噴射システムの構成

燃料噴射システムは、燃料タンクのガソリンを高圧燃料ポンプで昇圧してレギュレーターで圧力を調整した後、噴射弁で噴射します。

燃料噴射システム
燃料噴射システム

・燃料タンク
通常剥き出し状態でシートの前下部に搭載されています。したがって、単に燃料を溜めておく役割だけでなく、バイクのスタイルやデザイン性に大きな影響を与えます。バイクのタイプによって、燃料タンクの大きさや形状、搭載場所が異なります。

・高圧燃料ポンプ
燃料ポンプはモーターとポンプで構成され、通常は燃料タンクの中に配置されます。

モーターのアーマチュア(電機子)が回転すると、軸に装着されたインペラーが回転して、ポンプ内部に発生する強い旋回流によって加圧された燃料が吐出する仕組みです。通常は、ガソリンを250~300kPa程度に加圧します。

・燃料レギュレーター
燃料ポンプで加圧された燃料を適正な圧力に調整するのが、燃料レギュレーターです。燃料圧力の調整は、余分な燃料をリターン燃料パイプから燃料タンクに戻すことで行います。

●燃料噴射弁

噴射弁の構造と作動原理
噴射弁の構造と作動原理

噴射弁による燃料噴射は、ECUによる電子制御で行います。エンジン回転やアクセル開度、吸気圧力、吸気温度などのセンサー情報から、運転条件に応じた適切な燃料量を噴射します。

噴射弁は電磁(ソレノイド)弁で構成され、ON/OFFの噴射信号で作動します。

電磁コイルに電流を流すとプランジャーが吸引されてニードル弁が開き、先端の噴孔から高圧のガソリン噴霧が噴射されます。噴孔は、燃料の分散性を促進するため4噴孔など複数の孔が開いています。

●ハイオクガソリンとレギュラーガソリン

ガソリンの性状は、エンジンの燃費や排出ガス特性、出力に大きな影響を与えます。特に重要な性状は、ノッキングの発生しづらさ(アンチノック性)を表すオクタン価です。

日本で販売されているガソリンには、レギュラーガソリン(オクタン価:90以上)とハイオクガソリン(オクタン価:98~100以上)の2種類があります。高出力エンジン搭載の高性能バイクは、ハイオク仕様に指定されているケースが多いです。


本章では、キャブレター方式から燃料噴射弁式へと切り替わったバイクの燃料供給システムについて、詳細に解説します。

(Mr.ソラン)