エンジン関連修理・整備[2019.07.23 UP]

燃料ポンプの構造・仕組みとは

燃料ポンプとは各種のパーツを一体としたポンプモジュールである。

燃料ポンプの役割と基本構造

燃料ポンプのほかフィルターやプレッシャーレギュレーターなど複数のパーツを一体にしたモジュール式が一般的。図にはないがチャコールキャニスターまで一体としたものもある。これらのモジュールも小型&高性能化が進んでいる。


燃料ポンプはタンク内に置かれるのが定番。 他のパーツも一体となったモジュールなので、 交換時はアッセンブリーとなることが多い。

タンクから燃料を吸い上げインジェクターへ圧送
 大昔は燃料タンクの外に装着されカムシャフトで駆動されていた燃料ポンプだが、今では燃料タンク内にセットされるインタンク式が一般的。また、フューエルインジェクション化に伴い高い燃圧が必要になったため、燃料ポンプは、ほぼ完全に電動化されている。燃料タンク内に置かれるのは、ポンプ本体だけでなく、燃料フィルターや燃料計のセンダーゲージ、プレッシャーレギュレーター、チャコールキャニスターなどを一体とした燃料ポンプモジュールだ。ゆえに燃料ポンプといった場合、これらすべてを含んだモジュールを指す場合も多い。
 なお、FR車や4WD車に採用されている鞍型形状の燃料タンクの場合、タンクの底が左右に分かれているため、燃料ポンプの反対側に残った燃料を吸い出すジェットポンプを装備している。
 燃料ポンプで吸い上げられた燃料はプレッシャーレギュレーター、燃料フィルターを経てインジェクターへ圧送される仕組みだ。

燃料ポンプにおける燃料の圧送構造について

インペラーが回転すると、外周部の羽根溝の前後には液体摩擦の作用で圧力差が生じる。その繰り返しにより渦流が発生するのだ。

燃料ポンプ本体を分解すると部品構成は意外なほどシンプルだ。底にある吸入口から燃料は吸い上げられ、ケース内部を通って、吐出口まで送られていく。

燃料ポンプの主流は小型化が図れるインペラー式
 ポンプモジュール内に収められている燃料ポンプは、モーターとタービン式ポンプが一体となっていて内部が燃料で満たされる構造が主流だ。ポンプ本体はモーターで駆動されるインペラーとポンプケーシングで構成され、一般にインペラー式またはタービン式と呼ばれる。
 モーターの回転とともにポンプ内部のインペラーが回転すると、インペラー外周にある羽根溝によってポンプ内部に過流が発生し、燃料が昇圧されポンプ室から吐出される仕組みだ。燃料はポンプ室からモーター内部を通って、チェックバルブを抜けポンプのフューエルパイプに送られていく。
 万一ポンプに異常が発生し、モーター内の圧力が上昇すると、リリーフバルブが開いて燃料をタンク内へ逃がす安全装置が設けられている。

ジェットポンプと高圧ポンプの仕組み・構造

下の図では高圧燃料ポンプはインジ ェクターから離れた位置に描かれているが、実車ではポンプはシリンダ ーヘッドカバーに装着されている。鞍型タンクのためジェットポンプも不可欠だ。

運転状況などの情報からECUが判断し、燃圧は可変制御され供給される。低圧燃料入り口のパルセーションダンパーによって燃料脈動の低減を図っている。

筒内直噴方式は高圧供給のための専用ポンプを設置
 主に燃料ポンプといえばタンク内から燃料を吸い上げるポンプを指すが、クルマによってはほかにもポンプを備えている場合がある。1つは先にも解説した鞍型タンクに装着されるジェットポンプ。これは左右に分かれたタンクの反対側へ燃料を移すのが役割だ。
 また、前項で解説した筒内直噴式燃料噴射エンジンでは、特に高い燃圧が求められるため、別にカムシャフトで駆動される高圧燃料ポンプをエンジン付近に備えている。この場合、区別するために燃料タンク内に置かれる燃料ポンプは低圧燃料ポンプと呼ばれる。
 高圧燃料ポンプは、低圧燃料の吸入通路を開閉する電磁弁、カムの駆動で燃料を加圧するポンププランジャー、デリバリーパイプへの通路を開閉するチェックバルブで構成されている。

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