燃料直接噴射は、ガソリンエンジンが燃料をより効率的に燃焼させ、より多くの出力、よりクリーンな排出ガス、そして燃費の向上を実現する燃料供給技術です。
燃料直接噴射の仕組み
ガソリンエンジンは、ガソリンと空気の混合気をシリンダーに吸入し、ピストンで圧縮し、火花で点火することで作動します。その結果生じる爆発がピストンを下方に押し出し、動力を生み出します。従来の間接燃料噴射システムでは、ガソリンと空気をシリンダーの直外にあるインテークマニホールドと呼ばれる室で予混合します。直接噴射システムでは、空気とガソリンは予混合されません。代わりに、空気はインテークマニホールドを通って入り、ガソリンは直接シリンダー内に噴射されます。
燃料直接噴射の利点
超高精度のコンピュータ制御と組み合わせることで、直接噴射は燃料の計量、つまり噴射される燃料の量と噴射タイミング（燃料がシリンダーに導入される正確な瞬間）をより精密に制御することを可能にします。インジェクターの位置はまた、ガソリンを微細な液滴に分解するより最適な噴霧を可能にします。その結果、より完全な燃焼が実現します。言い換えれば、より多くのガソリンが燃焼され、一滴一滴のガソリンからより多くの動力が得られ、汚染が少なくなるのです。
燃料直接噴射の欠点
直接噴射エンジンの主な欠点は、複雑さとコストです。直接噴射システムは、その構成部品がより頑丈である必要があるため、製造コストが高くなります。それらは間接噴射システムよりもはるかに高い圧力で燃料を処理し、インジェクター自体はシリンダー内部の燃焼熱と圧力に耐えられる必要があります。
この技術はどれほど強力で効率的なのか？
キャデラックCTSには、その3.6リッターV6エンジンの間接噴射版と直接噴射版が販売されています。間接噴射エンジンは263馬力と253 lb-ftのトルクを発生するのに対し、直接噴射版は304馬力と274 lb-ftを発生します。追加の出力にもかかわらず、直接噴射エンジンのEPA燃費推定値は、市街地で1 MPG優れ（18 MPG 対 17 MPG）、高速道路では同等です。もう一つの利点は、キャデラックの直接噴射エンジンが87オクタンのレギュラーガソリンで作動することです。300馬力の間接噴射V6エンジンを使用する競合他社のインフィニティとレクサスの車両は、高オクタン価の燃料を必要とします。
燃料直接噴射への新たな関心
直接噴射技術は20世紀半ばから存在していました。しかし、一般向け自動車に採用した自動車メーカーはほとんどありませんでした。電子制御式間接燃料噴射は、はるかに低い製造コストでほぼ同等の性能を発揮し、1980年代まで主流だった燃料供給システムである機械式キャブレターに比べて莫大な利点を提供しました。燃料価格の高騰や、燃費と排出ガスに関するより厳しい規制などの進展により、多くの自動車メーカーが燃料直接噴射システムの開発を開始することになりました。近い将来、直接噴射を使用する自動車がますます増えていくことが予想されます。
ディーゼル車と燃料直接噴射
ほとんどすべてのディーゼルエンジンは燃料直接噴射を採用しています。しかし、ディーゼルエンジンは燃料を燃焼させるプロセスが異なります。従来のガソリンエンジンがガソリンと空気の混合気を圧縮し火花で点火するのに対し、ディーゼルエンジンは空気のみを圧縮し、その後、熱と圧力によって点火される燃料を噴霧するため、それらの噴射システムは、ガソリン直接噴射システムとは設計と動作が異なっています。