☆修理事例 燃料ポンプ流量制御モジュール WRX S4 VBH FA24 VAG FA20

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燃料システム概要
燃料供給システムは、電子制御式のリターンレスオンデマンド方式を採用しています。リターンレス燃料供給システムは、エンジンから燃料タンクへ高温の燃料を戻さないことで、燃料タンク内部の温度上昇を抑えます。燃料タンク内部の温度低下は、蒸発ガス排出量の削減につながります。

燃料タンクは燃料を貯蔵する装置です。燃料タンク内部の燃料ポンプモジュールには、電動タービン式燃料ポンプが取り付けられています。この燃料ポンプは、燃料供給パイプを通して燃料噴射システムに燃料を供給します。燃料ポンプモジュールには逆流防止弁が内蔵されています。この逆流防止弁は、燃料供給パイプと燃料レール内の燃料圧力を一定に保ち、エンジン始動時のクランキング時間を短縮します。

電子式リターンレス燃料システム
電子式リターンレス燃料システムは、マイクロプロセッサ制御の燃料供給システムで、燃料タンクから燃料レールへ燃料を輸送します。これは、従来の機械式燃料圧力レギュレータの電子的な代替品として機能します。燃料タンク内の圧力リリーフレギュレータバルブは、過圧保護のための追加措置を提供します。目標燃料圧力はエンジン制御モジュール（ECM）によって指令され、GMLANシリアルデータメッセージを介して燃料ポンプ流量制御モジュールに送信されます。液体燃料圧力センサは、クローズドループ燃料圧力制御に必要なフィードバックを燃料ポンプ流量制御モジュールに提供します。

燃料ポンプ流量制御モジュール
燃料ポンプ流量制御モジュールは、保守可能なGMLANモジュールです。燃料ポンプ流量制御モジュールは、エンジン制御モジュール（ECM）から目標燃料圧力メッセージを受信し、燃料タンク内の燃料ポンプを制御して目標燃料圧力を実現します。燃料ポンプ流量制御モジュールは、燃料ポンプに25kHzのPWM信号を送信し、この信号のデューティサイクルを変化させることでポンプ速度を調整します。燃料ポンプに供給される最大電流は15Aです。液体燃料圧力センサーは、燃料ポンプ流量制御モジュールに燃料圧力のフィードバックを提供します。

燃料圧力センサー
燃料圧力センサーは、5V、3ピンの修理可能なデバイスです。燃料タンク前方の燃料供給ラインに設置されており、車両の配線ハーネスを介して燃料ポンプ流量制御モジュールから電源とアースを受け取ります。このセンサーは、燃料圧力信号を燃料ポンプ流量制御モジュールに供給し、クローズドループ燃料圧力制御に使用されます。

フレックス燃料センサー（装備されている場合）
フレックス燃料センサーは、フレックス燃料車で使用される燃料のエタノールとガソリンの比率を測定します。フレックス燃料車は、エタノールを最大85%まで混合した燃料で走行できます。エンジン制御システムは、点火時期と噴射する燃料量を調整するために、燃料中のエタノール含有率に関する情報を必要とします。

フレックス燃料センサーは、クイックコネクト式の燃料接続部、燃料入力接続部、および燃料出力接続部を使用します。すべての燃料は、燃料レールに送られる前にフレックス燃料センサーを通過します。フレックス燃料センサーは燃料中のアルコール含有量を測定し、エタノール含有率を示す電気信号をエンジン制御モジュール（ECM）に送信します。

フレックス燃料センサーには、3本の配線を持つ電気ハーネスコネクタが備えられています。この3本の配線は、アース回路、電源、およびECMへの信号出力を提供します。電源はバッテリーの正電圧であり、アース回路はエンジンのアースに接続されます。信号回路は、周波数信号を介してエタノール含有率を伝送します。

フレックス燃料センサーは、センサー内部のマイクロプロセッサを使用してエタノール含有率を測定し、それに応じて出力信号を変化させます。ECMは信号回路に5Vへの内部プルアップ抵抗を提供し、フレックス燃料センサーは5Vをパルス状にグランドにプルダウンします。通常の動作周波数範囲は50～150Hzで、50Hzはエタノール含有率0%、150Hzはエタノール含有率100%を表します。

センサー内部のマイクロプロセッサは、ある程度の自己診断機能を備えています。出力周波数が180Hz～190Hzの場合、燃料が汚染されていることを示します。燃料に溶解している特定の物質によって燃料が汚染され、実際のエタノール含有率よりも​​高い出力周波数になることがあります。これらの物質の例としては、水、塩化ナトリウム（食塩）、メタノールなどが挙げられます。

フレックス燃料センサーは、給油所で表示されているエタノール含有率よりも​​若干低い値を示す可能性があることに留意してください。これはセンサーの故障ではありません。その理由は、アルコール系自動車燃料に関する政府の規制にあります。政府の規制では、自動車燃料として使用されるアルコールは変性処理されなければならないと定められています。つまり、100%純粋なエタノールは、他の物質と混合される前に、まず約4.5%のガソリンで変性処理されるということです。エタノール混合ガソリンがE85として宣伝されている場合、85%のエタノールはガソリンと混合される前に変性処理されているため、宣伝されているE85燃料には約81%のエタノールしか含まれていません。フレックス燃料センサーは、燃料中の実際のエタノール含有率を測定します。

燃料タンク
燃料タンクは燃料を貯蔵する装置です。燃料タンクは車両後部に位置しています。燃料タンクは車体下部に取り付けられた2本の金属製ストラップによって固定されています。燃料タンクは高密度ポリエチレンで成形されています。

燃料給油口キャップ
燃料注入口には、固定式の燃料注入口キャップが付いています。トルク制限装置により、キャップの締め付け過ぎを防ぎます。キャップを取り付けるには、カチッと音がするまで時計回りに回してください。カチッという音がすれば、キャップが正しく締め付けられ、完全に装着された状態です。

燃料タンク燃料ポンプモジュール
燃料タンク燃料ポンプモジュールは、以下のコンポーネントで構成されています。

燃料レベルセンサー
燃料ポンプ
燃料ストレーナー
燃料フィルター
圧力リリーフ調整弁
ジェットポンプ
燃料レベルセンサー
燃料レベルセンサーは、フロート、ワイヤーフロートアーム、およびセラミック抵抗カードで構成されています。フロートアームの位置によって燃料レベルが示されます。燃料レベルセンサーには、フロートアームの位置に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器が内蔵されています。ECMは、高速CANバス信号を介して燃料レベル信号をボディコントロールモジュール（BCM）に送信します。BCMは、低速CANバス信号を介してインストルメントクラスターに情報を送信し、燃料レベルを表示します。燃料レベルが11%を下回ると、インストルメントクラスターの燃料レベル低下警告灯が点灯します。ECMは、さまざまな診断のために燃料レベル入力も監視します。

燃料ポンプ
燃料ポンプは燃料タンク内の燃料ポンプモジュールリザーバーに取り付けられています。燃料ポンプは電動ポンプです。燃料は、燃料圧力センサーからのフィードバックに基づいて調整された圧力で燃料噴射システムに送られます。燃料ポンプは、燃料残量が少ない状態や車両の急激な操作時でも、一定の燃料流量を供給します。燃料ポンプのフレキシブルパイプは、燃料ポンプによって発生する燃料の脈動と騒音を減衰させる役割を果たします。

燃料ストレーナー
燃料ストレーナーは、燃料タンクの燃料ポンプモジュールの下端に取り付けられています。燃料ストレーナーは織り込まれたプラスチック製です。燃料ストレーナーの機能は、異物をろ過し、燃料を吸い上げることです。通常、燃料ストレーナーはメンテナンス不要です。この箇所で燃料が停止した場合は、燃料タンク内に異常な量の沈殿物または異物が含まれていることを示しています。

ジェットポンプ
ジェットポンプは燃料タンク燃料ポンプモジュール内に設置されています。ポンプ入口チャンバー内で発生する蒸気排出による燃料ポンプの流量損失は、ポンプカバーに設けられた絞りオリフィスを通してジェットポンプに送られます。ジェットポンプは燃料タンク燃料ポンプモジュールのリザーバーに燃料を充填します。

圧力リリーフ調整弁
圧力リリーフレギュレータバルブは、機械式リターンレス燃料システムで使用される一般的な燃料圧力レギュレータに代わるものです。圧力リリーフレギュレータバルブは、車両の通常運転時には閉じています。圧力リリーフレギュレータバルブは、高温状態時に圧力を逃がすために使用されるほか、燃料ポンプ流量制御モジュールが燃料ポンプのパルス幅変調（PWM）を100%にデフォルト設定した場合には、燃料圧力レギュレータとしても機能します。燃料システムの圧力変動に対応するため、圧力リリーフレギュレータバルブの開弁圧力は、機械式リターンレス燃料システムの圧力レギュレータで使用される圧力よりも高く設定されています。

ナイロン製燃料パイプ
警告：

燃料および蒸発ガス排出管に関する警告を参照してください。

ナイロンパイプは、燃料システムの最大圧力、燃料添加剤への曝露、および温度変化に耐えられるように設計されています。

耐熱性のゴムホースまたは波形プラスチック管は、摩擦、高温、または振動にさらされるパイプの部分を保護する。

ナイロン製燃料パイプは多少柔軟性があり、車両下部の緩やかなカーブに沿って曲げることができます。しかし、ナイロン製燃料パイプを無理に急な角度に曲げると、パイプが折れ曲がり、燃料の流れが阻害される可能性があります。また、燃料に触れるとナイロン製パイプは硬くなり、過度に曲げると折れ曲がりやすくなります。ナイロン製燃料パイプを使用している車両の整備作業を行う際は、特に注意してください。

クイックコネクト継手
ナイロン製燃料パイプは多少柔軟性があり、車両下部の緩やかなカーブに沿って曲げることができます。しかし、ナイロン製燃料パイプを無理に急な角度に曲げると、パイプが折れ曲がり、燃料の流れが阻害される可能性があります。また、燃料に触れるとナイロン製パイプは硬くなり、過度に曲げると折れ曲がりやすくなります。ナイロン製燃料パイプを使用している車両の整備作業を行う際は、特に注意してください。

燃料脈動減衰器
燃料脈動ダンパーは、フロント燃料供給パイプの一部です。燃料脈動ダンパーは、片側に燃料ポンプの圧力、もう片側にスプリングの圧力がかかるダイヤフラム式です。ダンパーの機能は、燃料ポンプの圧力脈動を減衰させることです。

燃料レールアセンブリ
燃料レールアセンブリはエンジン吸気マニホールドに取り付けられています。燃料レールアセンブリは以下の機能を果たします。

インジェクターを吸気マニホールド内に配置します。
燃料をインジェクターに均等に分配します
燃料噴射装置
燃料噴射装置は、ECMによって制御されるソレノイド装置で、加圧された燃料をエンジンの単一シリンダーに供給します。ECMは、高インピーダンス（12Ω）のインジェクターソレノイドを作動させ、通常は閉じているボールバルブを開きます。これにより、燃料はインジェクター上部から流れ込み、ボールバルブを通過して、インジェクター出口のディレクタープレートを通過します。ディレクタープレートには、燃料の流れを制御するための加工された穴があり、インジェクター先端で微細に霧化された燃料の噴霧を生成します。インジェクター先端からの燃料は吸気バルブに向けられ、燃焼室に入る前にさらに霧化および気化されます。この微細な霧化により、燃費と排出ガスが改善されます。

燃料計量動作モード
ECM（エンジンコントロールモジュール）は、複数のセンサーからの電圧を監視し、エンジンに供給する燃料量を決定します。ECMは、燃料噴射パルス幅を変更することで、エンジンに供給される燃料量を制御します。燃料は、いくつかのモードのいずれかで供給されます。

起動モード
ECMは、イグニッションがオンであることを検出すると、燃料ポンプ制御モジュールに電圧を供給します。ECMから燃料ポンプ制御モジュールへの電圧は、エンジンがクランキングまたはラン状態でない限り、2秒間有効です。この電圧が供給されている間、燃料ポンプ制御モジュールは燃料タンク燃料ポンプモジュールのアーススイッチを閉じ、燃料タンク燃料ポンプモジュールに可変電圧を供給して、所望の燃料ライン圧力を維持します。ECMは、エンジン冷却水温度（ECT）、マニホールド絶対圧（MAP）、マスエアフロー（MAF）、およびスロットルポジションセンサーからの入力に基づいて、空燃比を計算します。エンジン回転数が所定のRPMに達するまで、システムは始動モードのままです。

クリアフラッドモード
エンジン始動時に燃料過多で始動しない場合は、クリアフラッドモードを手動で有効にできます。クリアフラッドモードを有効にするには、アクセルペダルを全開（WOT）まで踏み込みます。ECMは燃料噴射装置を完全にオフにし、エンジン回転数が所定の値以下でWOT状態を検出している限り、このモードを維持します。

実行モード
運転モードには、オープンループとクローズドループという2つの状態があります。エンジンが最初に始動され、エンジン回転数が所定のRPMを超えると、システムはオープンループ動作を開始します。ECMは加熱式酸素センサー（HO2S）からの信号を無視します。ECMは、エンジン冷却水温度（ECT）、マニホールド絶対圧（MAP）、マスエアフロー（MAF）、およびスロットルポジションセンサーからの入力に基づいて空燃比を計算します。システムは、次の条件を満たすまでオープンループ状態を維持します。

HO2Sの電圧出力は変動しており、これはHO2Sが正常に動作するのに十分な温度に達していることを示している。
ECTセンサーが規定温度を超えています。
エンジン始動後、一定時間が経過した。
上記条件に対応する特定の値は、エンジンごとに異なり、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（EEPROM）に保存されます。システムはこれらの値に達すると、クローズドループ制御を開始します。クローズドループ制御では、ECMは各種センサー、特にHO2Sからの信号に基づいて、空燃比とインジェクターのON時間を算出します。これにより、空燃比は14.7:1に非常に近い値に維持されます。

加速モード
ドライバーがアクセルペダルを踏み込むと、シリンダーへの空気の流れが急速に増加します。加速時のもたつきを防ぐため、ECMはインジェクターへのパルス幅を広げ、加速時に燃料を増量します。これはパワーエンリッチメントとも呼ばれます。ECMは、スロットル開度、エンジン冷却水温度（ECT）、マニホールド絶対圧（MAP）、マスエアフロー（MAF）、およびエンジン回転数に基づいて、必要な燃料量を決定します。

減速モード
ドライバーがアクセルペダルを離すと、エンジンへの空気の流れが減少します。ECM（エンジンコントロールモジュール）は、スロットルポジション、マスエアフローセンサー（MAF）、マニホールド絶対圧センサー（MAP）の対応する変化を監視します。減速が非常に急激な場合、または長時間のスロットル全閉による惰性走行など、減速が長時間に及ぶ場合は、ECMは燃料供給を完全に停止します。燃料供給を停止するのは、触媒コンバーターの損傷を防ぐためです。

バッテリー電圧補正モード
バッテリー電圧が低い場合、ECMは点火システムから供給される弱い火花を以下の方法で補正します。

燃料供給量の増加
アイドリング回転数を上げる
点火ドエルタイムを長くする
燃料カットオフモード
ECMは、パワートレインを損傷から保護し、走行性能を向上させるために、以下の条件が満たされた場合に燃料噴射装置からの燃料供給を遮断します。

イグニッションはオフです。これにより、エンジンのオーバーランを防ぎます。
イグニッションはオンになっているが、点火基準信号がない。これにより、オーバーフローやバックファイアを防ぐ。
エンジン回転数が高すぎます。レッドゾーンを超えています。
車両速度が高すぎます。タイヤの定格速度を超えています。
長時間にわたる高速走行時のスロットル全閉による惰性走行中、これにより排出ガスが削減され、エンジンブレーキが強化されます。
長時間の減速時には、触媒コンバーターの損傷を防ぐために
燃料トリム
ECMは、運転性、燃費、排出ガス制御の最適な組み合わせを実現するために、空燃比計システムを制御します。ECMは、クローズドループ制御中に加熱式酸素センサー（HO2S）の信号電圧を監視し、この信号に基づいてインジェクターのパルス幅を調整することで燃料供給を制御します。理想的な燃料トリム値は、短期および長期燃料トリムともに約0%です。燃料トリム値が正の場合、ECMはパルス幅を増やすことで燃料を追加し、リーン状態を補正します。燃料トリム値が負の場合、ECMはパルス幅を減らすことで燃料を減らし、リッチ状態を補正します。燃料供給の変更は、長期および短期燃料トリム値を変化させます。短期燃料トリム値は、HO2S信号電圧に応じて急速に変化します。これらの変化により、エンジンの燃料供給が微調整されます。長期燃料トリムは、短期燃料トリムを中央に戻して制御を回復するために、燃料供給を大まかに調整します。スキャンツールを使用して、短期および長期燃料トリム値を監視できます。長期燃料トリム診断は、複数の長期速度負荷学習セルの平均値に基づいています。ECMは、エンジン回転数とエンジン負荷に基づいてセルを選択します。ECMが過度にリーンまたはリッチな状態を検出すると、燃料トリム診断トラブルコード（DTC）が設定されます。