直噴エンジンのカーボン堆積問題を考える

直噴エンジンってどうなの?

直噴エンジンがかかえる問題と対処法や予防法について考えたいと思います。

当方が今乗っている車は直噴ではなく、旧来のポート噴射型のエンジンですが、次に乗る車をガソリンエンジンとした場合はおそらく直噴となるので、今のうちに対応方法を考えておきたいというのもあります。



目次

直噴エンジンの問題点とは

旧来のインテークマニホールド(以降、インマニと略)からインジェクターにより燃料を噴射するポート噴射式のエンジンから、燃焼室に直接インジェクターを取り付け、燃料を噴射する直噴エンジンが主流になってきました。

厳しい燃費基準や排ガス性能のため、メーカーの努力の結晶なのですが、吸気バルブを含む吸気系通路にカーボンが堆積し、吸気通路が狭くなったり、適切なガソリンと空気の混合が出来なくなりパワーが無くなったり、燃費が悪くなったりする問題が起きています。

車種や使い方にもよりますが、たった2、3万キロ走っただけで、かなりの性能劣化と燃費悪化が起きます。

新車時は燃費の良さと低環境負荷が謳い文句だったのに、下手をすると一回目の車検時には燃費も悪く、環境にも悪い車になっているのです。

ディーラー等にこの件について話をしても、エンジンチェックランプ等の明確な不具合となっていなければ、特段対応はしてくれないと思います。

旧来のポート噴射では問題にならなかったのに、直噴エンジンの場合は、ユーザーに不利益をもたらしてしまっているのが現状ではないかと思います。

新車時の性能だけ良くて、しばらくすると環境に悪い車となるのに、新車購入時や車検の際に重量税が減税になったりする国の制度もいかがなものかと思ってしまいます。

こちらが旧来のポート噴射。10万キロ走った三菱コルト(Z27AG)ですが、吸気ポートと吸気バルブにはカーボンは堆積していません。

こちらはスズキスイフトスポーツ(ZC33S)の17000キロ走行時の吸気ポート。

スイスポにしては大人しく乗られている車両でサーキット走行等の高負荷走行はほとんど無い運転状況です。

まだ吸気の流れを阻害する状況ではないですが、シャフト部分はカーボンが積もって太くなっていますね。

ZC33Sのインテークバルブ

ZC33Sのインテークバルブその2

性能を取り戻すにはどうすればよいか

ここでは吸気通路のカーボン蓄積による性能劣化、燃費低下について考えます。

性能を取り戻すには単純に堆積したカーボンを除去すればよいです。

考えられる方法として以下のようなものがあります。

  • エンジンオーバーホール
  • ドライアイスショット洗浄
  • くるみショット洗浄
  • RECS等の洗浄液を使用した洗浄
  • キャブクリーナー等を使用した洗浄

エンジンオーバーホール

エンジンを分解して、カーボンを除去する方法です。

ディーラーやショップでお願いするとしても相当な費用になってしまいます。
エンジンをチューニングするついでにというような場合じゃなければなかなか出来ないと思います。

DIYでやるにはノウハウと設備や工具が必要になるので敷居が高いです。

エンジンオーバーホール

ドライアイスショット洗浄

大阪のミナト自動車が行っているドライアイス洗浄機を用いてカーボンを除去する方法。
スロットルやインマニを外して、ドライアイスのチップをカーボンにぶつけて除去します。

費用がホームページ上に記載はありませんが、そこそこの費用がかかると思われます。
燃費がいいはずの直噴エンジンなのに、この負担は痛いですね。

多少燃費が良くても、これではマイナスになってしまいそう。

くるみショット洗浄

BMWが海外で実施している対策のようです。
カーボンにくるみの粒をぶつけて除去する方法です。

こちらもスロットルやインマニの脱着がともないますので、その分工賃も高めです。
こちらも扱っているショップで実施することとなります。

RECS等の洗浄液を使用した洗浄

エンジンをかけながら薬剤を注入させ、カーボンに薬剤をしみこませ、除去するというやり方です。RECSのほかにも各メーカーが同様の商品を出しています。

基本は扱っているショップやディーラーで実施となりますが、数千円から1万円程度の費用になります。

洗浄剤や注入器具もヤフオクで販売したりしているので、個人でも実施は可能です。

当方もDIYで実施していますが、エンジンを壊すリスクがあるので作業実施には知識等が必要となります。

また、定期的に実施する必要があるのと、大量に堆積した直噴エンジンのカーボンは除去しきれないという問題があります。

ZC33SにRECS施工

キャブクリーナー等を使用した洗浄

こちらはインマニを外し、直接吸気バルブにキャブクリーナー等の洗浄剤を吹き付けて、ブラシでこすったりして除去する方法です。

インマニを脱着したり、バルブの位置を変えながら作業する必要があるので、それなりの知識が必要になります。

また、手作業で根気の要る作業となります。



カーボン堆積の予防方法は

カーボン除去の方法はわかった。ではそもそもカーボンを堆積させない方法は無いのか?

それにはまずカーボンが堆積する原因を知らなければいけません。

カーボン堆積の原因は

燃焼室の燃焼ガスや未燃焼の混合気がピストンリングとシリンダーの隙間を吹きぬけ、クランクケースに流れでます。

これをブローバイガスといいますが、多くのエンジンではクローズド式ベンチレーションといって、ブローバイガスを吸気側に戻す形態をとっています。

このガスが冷えて、オイルのような状態になりますが、バルブオーバーラップによる吹き返しで逆流してきた排気ガスに含まれるカーボンや、EGRという排気ガスを吸入させ、ポンピングロスを減らすことで燃費を良くする機構によって、カーボンが吸気側に流入します。

それが、以下の悪循環を引き起こしカーボンが堆積します。

つまりブローバイガスによる油分を断ち切るか、カーボン流入を防げばカーボンは堆積しないということです。

旧来のポート噴射であれば、ガソリンがこの油分やカーボンを洗い流してくれていたということです。

吹き返しによるカーボン流入は防ぐのは難しいですし、EGR機構を殺してしまうと、エンジンチェックランプが点灯したり、本来の環境性能を出せないという問題があります。

ブローバイガスの方を対処したほうが良いと考えます。

ブローバイガスの対処

ブローバイガスの対処としてはガスに含まれるオイル分を除去し、ガスのみをエンジンに返すという手法をとります。

そこで登場するのがオイルキャッチタンクというものですが、取り付け等については今後触れていきたいと思います。

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