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A/F測定実験
ある朝、目を覚ますと枕元にA/F計が置いてあったので、愛車に取り付けてみました。(大ウソ)
ネココーポレーション AF640簡易空燃比計
燃調コントローラーを外して以来、吸・排気系はほとんどノーマルに戻して乗っていたのですが、
機材を使わせてもらえるチャンスがあったので、空燃比を調べて見ることにしました。
そもそもエアクリ交換やマフラー交換でどれくらい燃調がズレて、
どのくらい補正すれば良いのかなんて、データを取ってみなければわからないんですからね。
一般的には燃調は濃くすればトルクが出て、薄くすれば吹け上がりが鋭くなるなんて言われますが、
(この辺は自分でもまだ納得できてない部分もあるのですが)
それにも程度がありますからね。
本当に簡単に説明しますと、
通常、メーカーの純正ECUの空燃比は低回転域は薄く(理論空燃比近く)、
高回転域は濃く(出力空燃比を超える)設定してあります。
下が薄いのは主に燃費と排ガス対策のため。
上が濃いのは気化熱によりエンジンを冷却するためです。
あと、オーナーが吸・排気を変更して燃調がズレてもエンジンがダメージを
受けないようにするためのマージンでもあります。
このマージンがあるおかげで、きちんとしたチューニングを理解できない人も多いのですが。。。
ちなみに常用回転域は燃調がズレても、ECUが
ある程度学習して補正してくれますので、
パーツを交換しても簡単にはエンジンは不調にはなりません。
これも現車合わせECUの重要性をわかってない人が増える原因かもしれませんね。
過去のパワーチェックや燃調コントローラーでの調整の経験を通して学んだことは
燃調や点火時期を調整・測定する機材やノウハウ、予算がなければ吸・排気は変更するべきではない
ということです。
燃調コントローラーのページで書いたように、
サブコンを用いて感覚で調整する選択肢もありますが、
カンに頼ってセッティングしたのではエンジンを壊してしまう可能性が大きくなります。
確かに自分であれこれ調整することは楽しいです。
しかし僕の場合、根が理系の人間(？)なので感覚よりもデータを重要視してしまうんです。
所詮は人間なので、プラシーボ効果も拭いきれませんし。
お金かけてパーツを交換したら、それまでの仕様よりも良くなったと思いたくなるのが人の常ってモンですから。
その思い込みに対して冷静に考察するチャンスを与えてくれるのがデータです。
つまり、データがないと
「オレ的セッティングでオレ的には170馬力♪」
ということにもなりかねません。
そんなの理に適ってないですよね。
一度、「合理的じゃない」と思い始めると我慢できないタチなのかもしれません。
結局のところ、本当にベストな事ができているのか確認できない物にお金をかけて、
自己満足で終わってしまう危険がある、ということなんですよね。
少なくとも燃調に関しては空燃比計などの情報を得る機材がないと確認が困難です。
(プラグの焼け具合やマフラー出口のススの付き方で最低限の情報は得られるかもしれませんが)
お金を払ってショップなどでフルコンを使って
(エアフロ信号をいじるタイプのサブコンは簡易的な調整はできるが、根本的な調整ができない)
現車合わせセッティングをしてもらうのがベストなのはわかっているのですが、
経済的な問題もあるので、全ての人がそれをできるわけではありません。
そこで、僕は吸・排気系をノーマルに戻すという選択肢を選んだワケです。
サブコンで真剣にセッティングについて考えたことのある人は、
おそらく、僕と同じ結論に達していると思います。
あるいは、しばらく我慢して乗ってお金を貯めて現車合わせを計画している段階か
欠点を承知した上で機材なしで調整しているか。。。
結局は自分の車なので、自分の好きなパーツを付けて好きなようにいじれば良いのですが、
ちょっと真面目に車をいじるのなら、現在の自分の車がどのような状態で、
ECUがどのような制御をしているのかを知る必要があると思います。
パーツが付いていれば良い、音だけ変われば良い、動けば良い、セッティングのズレは承知の上
という考えならばそれでもOKだと思います。
車の付き合い方は人それぞれですから。
今回、たまたま僕がチャンスがあっていろいろ調べ始めただけですが、
この方面に興味がある人には有用な情報になると思います。
また興味がない人も知っておいても損はないと思います。
結果をまとめるのは非常に困難なので、
日々観察して気が付いた様子を日記形式で書きます。
簡潔にまとめる気はありません。(爆)
気が付いたこと、推測などをとにかくメモのように書きなぐっていきます。
「長げ～よ、ボケ！」とか言わないように。(笑)
2003年 8/27(水)～8/30(土)
吸・排気系の仕様は純正エキマニにバンテージが巻いてあるのと
トムスのファンネルが付いているくらい。
エアクリは純正に戻してあったので、仕様的にはほぼノーマルと考えて良いと思います。
もちろん車両は自分の車のAE111レビンBZ-R、エンジンは4A-Gで、走行距離は約8万kmです。
まず始めに注意点としてセンサーには適用温度範囲があり、
暖気が終わるまでは本体の電源を入れても正常に作動しませんでした。
センサーのウォームアップが完了し、正常に作動を始めると、待望の空燃比とのご対面。
まず、アイドリング。
気温、湿度、に関わらず、ほぼA/F値は14.0～14.5付近で安定していました。
理論空燃比は14.7と言われていますから、この理論空燃比付近に制御されていることが確認できました。
次、街乗り時。
一定速度での走行や、信号待ちからの発進・加速程度のアクセル開度では、
大体14.0～15.0に収まっていました。
やはり、ほぼ理論空燃比です。
あっ、もちろん街乗りですから極端な加速はしていません。
回してもせいぜい4000rpmでシフトアップ、VVTも入らない程度のアクセル開度です。
至って普通に乗っている場合ですね。
ちなみに減速時、つまりアクセルをオフにしてエンブレをかけている状態では
燃料カットになりますので(考えれば当たり前ですが)、空燃比は20を超え、測定不能領域に入ります。
余談ですが、下り坂などで「燃費対策♪」などと考えて
クラッチを切って惰性で進むのは無意味な行為だという事がおわかり頂けるかと思います。
クラッチを切ったらアイドリングに必要な燃料を噴射してしまうのですから。
本当に燃費対策をしたいのでしたら、シフトアップしてからアクセルオフにするのが良いと思います。
しかし、クラッチを切ってしまうと、負圧が減少してしまうため
咄嗟のブレーキで十分な倍力が得られず危険な状況に陥ることがあります。
またクラッチを切るとタイヤの限界も落ちます。
本当に燃費を良くしたいのなら、必要以上にアクセルを踏み込まないように気を付けた方が有効でしょう。
でもそこまでガソリン代が惜しいのなら、車に乗らなければ良いと思います。
シフトダウン時の回転数合わせなどでは
一瞬ですが、空燃比がかなり濃くなりました。
値にして11.0～13.0くらいですが、アクセル開度やアオリ具合によってかなり異なるので一概には言えません。
回転数合わせでは、思った以上にアクセルを踏み込んでいることに気が付きました。
僕の車では純正VVTが作動するとインパネに埋め込んだLEDが点灯する仕掛けがしてありますが、
これが点灯することがしばしばありました。
純正VVTはアクセル開度60%でオンになりますから、
回転数合わせでそれくらい踏み込むこともある、ということでしょう。
その点を踏まえて空燃比が濃くなることを考えると、
1.通常の街乗りとは異なるマップを読んでいる。
2.アクセルを踏み込むことによって、加速増量補正がかかった。
3.瞬時のアクセルオンにより、燃料に釣り合うだけの空気が入ってこれなかった。
などが考えられます。
1と2は本質的には同じことかもしれませんが、
とにかくECU側で「今はパワーが必要な状況だ。」と判断され、
空燃比を出力空燃比(12.3～12.5)に合わせるように制御しているのかもしれません。
ということは、この辺の瞬時の空燃比をもっと緻密に制御できれば
レスポンスの良いエンジンを作れるのかもしれませんが、
これは非常に奥が深くて難しい問題なのかもしれません。
次、パーシャルでの加速について。
アクセルをある程度踏み込んで加速すると、
A/F値が理論空燃比から瞬時に切り替わるポイントがありました。
値にして11.5～13.0付近に移行しました。
ただ、加速しながら前方を確認しつつタコメーター、A/F計を見ての作業ですから、
まともなロギングはとてもできないのですが。。。
回転数やアクセル開度による具体的なA/F値の変化はとても記憶できませんでした。
助手席に誰かを乗せてチェックしててもらわないと危険ですね。
とにかく、パーシャルでもある程度踏み込むとA/Fが濃くなる、ということだけわかりました。
さて、全開加速時について。
例え回転数が低くても(3000rpmくらいでも)、アクセル全開にすると
瞬時にA/F値が出力空燃比付近にシフトしました。
しかし回転数が上昇するに連れて、その値はさらに減少し(濃くなり)、
1速、2速で試した結果、レブ付近では11.0前後まで値が変化しました。
やはり本やネットで調べたとおり、ノーマルでは上が濃いです。
しかし念を押しますが、これはピストン冷却やマージンの面もあり、
意味もなくただ濃くしているのではないと思います。
参考サイトとして、アペックスのホームページにS-AFCⅡでのセッティング例が載ってます。
http://www.apexi.co.jp/products/electronics/super.html
残念ながら、4A-Gでの例は載っていませんが、
他のエンジンでの例もかなり参考になります。
他のメーカーにもある程度は当てはまりますが、
特にトヨタ車のエンジンのセッティングには共通した特徴があることに気が付くと思います。
2003年 8/31(日)～9/1(月)
日曜日にスロットル洗浄をしたついでにファンネルをトムスから純正に戻しました。
仕様をできるだけノーマルに戻すためです。
エキマニのバンテージは面倒なので剥がしていませんが。(爆)
あと、A/Fとは別に確認できたことがあったのでメモしておきます。
1.ECUリセット直後はアクセル全開でもVVTはオンにならない。
とは言っても、ほんの数分の間ですが。
あと、確か暖気前の水温が低い状態でもONにならなかったと思います。
2.純正VVTが切れる回転数は約6000rpm以上。
純正メーター読みで、しかもLEDのランプが切れるのを確認してから
メーターを読んでますので、誤差はかなりあると思います。
まぁだいたい6000rpmか、それよりもちょっと上(6500rpmくらい?)で切れることを確認しました。
スロットル洗浄を終え、試運転がてらA/F値の様子を見ました。
ECUはリセットしましたが、アイドリングや街乗りでのA/F値には変化は見られませんでした。
やはり学習しているのでしょう。
そして全開時。
1速、2速でレブまで回してみたところ、前は11.0付近まで濃かった空燃比が
11.5くらいと微妙に変化しました。
値だけ見ると単純に
「トムスのファンネルの方が空気が吸えていなかった？」
と考えることになりますが、これはあくまで燃料と空気の割合ですので、
一概に言えるかは疑問です。
しかし純正ECUは全開や高回転域は学習しない、ということを考慮すれば
噴射量は一定であると考えられます。(吸気温などの補正を除く)
純正ファンネルに戻してからの回転数合わせに注目しましたが、
アクセル開度にもよりますが、ガバッと踏み込むとA/F値が11.0を下回ることが頻繁にありました。
やはり純正ファンネルは形的にレスポンスの点で不利なのでしょうか？
回転数合わせ時のアクセル開度にもバラツキがありますから、
これまた一概には言えないかもしれませんが。。。
パーシャルでのA/F値のシフトについて、もう一度細かく観察してみました。
その結果、理論空燃比から出力空燃比に移行するタイミングは
アクセル開度的にはかなり踏み込んだ状態であることに気が付きました。
ちょうど純正VVTがオンになるくらいのアクセル開度です。
ということは、やはり60%でしょうか。
これまた勝手な予測ですが、純正ECUはアクセル開度60%でVVTをオンにし、
それと同時に空燃比を出力空燃比付近にシフトさせているのではないでしょうか？
アクセルを徐々に深く踏み込み、ある瞬間にかすかな振動が車体に生じるのは
VVTオンと燃調の変化のためかもしれません。
2003年 9/4(木)
エアクリを一時的にブリッツの純正交換タイプに替えてみました。
ノーマル車でエアクリだけ交換するとA/F値がどのように変化するかを確認するためです。
まず、体感としてはレスポンスは若干向上したような気がします。
プラシーボ効果かな？（Ｗ
さて、データ。
わざとECUリセットせずに様子を見てみましたが、
アイドリング、街乗り時のA/F値に変化は見られませんでした。
純正エアクリとほとんど差がないのか、
もしくは差があってもA/Fセンサーのウォームアップ時間内で学習してしまったか、ですね。
どちらにせよ、学習の補正可能範囲内ということは言えると思います。
さて、全開。
意外や意外、A/F値にほとんど変化は見られませんでした。
全開にしてから若干のタイムラグ(VVTはすぐにオンになるのですが)の後、出力空燃比付近にシフト。
6000rpm付近で12.0位の値を経由して、レブ付近ではやはり11.5付近を示していました。
希望的予測では、
ノーマルが上が濃過ぎなら、エアクリだけ交換して上を薄くすれば良いのでは？
常用回転域は学習して補正してくれるだろうし。
みたいに考えていたのですが、結果は予測に反していました。
社外のエアクリも純正と大差がないのでしょうか？
それともエアクリを単独で交換しただけでは効果が出にくいとか。
時間に余裕があれば、
社外エアクリ＋トムスファンネル(もしくは純正加工ファンネル)
の組み合わせで実験も行ってみようと思います。
2003年 9/6(土)
川辺を歩いていたら、大きな桃がドンブラコッコ♪と流れてきました。
桃を拾い上げ叩き割ると、さも当然のように中からアイテムが出てきました。
基板を追加したらしい正体不明のECUです。(大嘘)
さっそく愛車に取り付け、変化を観察しました。
ところで、AE111って何であんなにECUが面倒な場所に押し込んであるんでしょうね。
ECU交換には後片付けも含め、2時間くらいかかりました。
さて、A/F値の変化。
そうそう、エアクリはまた純正に戻しました。
これで仕様はほぼノーマルです。
まず、アイドリングや常用回転域には変化は見られませんでした。
いじってあるのは全開か高回転域かな？と思い、1速、2速で全開へ。
結果、多少数値にバラツキはあるものの、
レブリミット付近では12.0の値を示しました。
純正ECUでは6000rpm付近で12.0を経由して、最終的に11.0～11.5付近の値を示していたことに対し、
この正体不明のECUは6000rpmで12.3前後を経由して最終的に12.0付近。
高回転域を出力空燃比に合わせてあるようですね。
パーシャルで深く踏み込んだときの値については、かなりバラツキがあるので何とも言えません。
一人での運転だと、体感についてはちょっとコメントし辛いですね。
もうちょっと試乗して様子を見てみたいと思います。
2003年 9/7(日)～9/15(月)
ある日、いつものようにA/F計の電源を入れたところ、
モニターが一瞬点灯しただけで、それ以降電源が入らなくなりました。
症状的にはヒューズ切れのようなカンジでしたが、ヒューズは問題ありませんでした。
念のため、ヒューズを新品に交換しましたが、それでも復旧せず。
電源も入ったり入らなかったり、不安定な症状が続いたので、
配線の接触不良を疑っていたのですが、3、4日すると何事もなかったかのように正常に戻りました。
A/F計の電源はシガーソケットから取っていたのですが、
これを機にソケットを3極で簡易的ですがバッテリー残量もチェックできるものに買い換えました。
A/F計の電源を入れると電源の電圧が多少不安的になるようです。
A/F計は電圧の変動やアースの取り方によっても値に変化を生じてしまうので、
電源を他の箇所からとることにしました。
始めは運転席の小物入れの裏のヒューズボックスから取ろうとしました。
あのニョキッと配線が生えているヒューズを買ってきたのですが、
取り付けようとしたら配線ごと角っちょがモゲてしまいまして。
どうらや、運悪く不良品のようでした。
そこで仕方なく(方法的にはそれがベストなのですが)、バッテリーから直接電源を取ることにしました。
作業完了！と思いきや、配線途中にあるソケットには通電確認のLEDが常時点灯してしまいました。
考えてみれば当たり前か。
そこでLEDのついてないソケットに交換しました。
ヒューズも噛ませたし一安心です。
A/F値にはそれほど変化は見られませんが、ウォームアップ時のエラーは減ったような気がします。
配線加工も慣れると楽しいですね。
2003年 9/23(火)
ある日、真っ暗な洞窟に入ると老人がMDMを手にこう問いかけてきたのです。
「ツカイコナセルナラ サズケヨウ」
っつ～ことで、のMDMを手に入れました。チャラララ～ン♪(ゼルダの伝説風に)
というのは大嘘で、テクトムのMDMを手に入れました。
www.techtom.co.jp/mdm-100.html
で、昼間に研究室をコソッと抜け出して取り付けました♪
コイツがあれば、純正センサーのほとんどの信号を読み取れます。
莫大な情報が得られるのですが、とりあえず今日はノックセンサーと点火時期に注目しました。
ちなみにECUは前に手に入れた正体不明のものです。
まだ街乗りだけですが、
アイドリングで10deg前後、
3000rpm付近で38～43degです。
ちょっと深く踏み込むとノックセンサーがしばしばONになります。
たまにリタードで1/2くらいの値まで遅らされますが、
ノックセンサーってこんなに頻繁にONになるんですね。
点火時期って漠然と「進めれば良い」みたいに思ってたところがあったんですが、
正直言ってこんなに値がダイナミックに変化するとは思いませんでした。
知れば知るほど、エンジンの制御って奥が深いです。
こんなこともしらずに車をいじって知ったかぶっていたとは。。。
顔から火を噴きそうです。
MDMは1.3秒ごとと、ちょっと遅いデータのやり取りなんで、
過渡域や一瞬の値の変化を見るには向きませんが、
使い方によってはかなり役に立ちます。
というか、僕のような素人には扱いきれないほどの情報量です。
かなり長い期間楽しめそうです。
他にはどんなセンサーの情報を得られるのか調べてみよう。
2003年 9/30(火)
最近は点火時期に注目しています。
ECUは純正でMDMを使ってます。
全開データのコンディションについて
乗車は1名、天気は晴れ、外気温は15℃前後、時間帯は夜。
試しにデスビを0.5mmくらい(結構いい加減)進めて、
ECUリセット、点火時期の変化を見てみました。
エンジン始動直後、ECUのリセットのためか点火時期は15deg前後を示していました。
しかしほんの2、3分で10deg前後に落ち着きました。
学習で一定に保たれているのでしょうか、
アイドリング、街乗り共に点火時期に変化は見られないように思えました。
(一定速度で巡航、3000rpmで41.7deg前後)
空燃比も変化無しです。
この程度では進め方が足りないのでしょうか。
街乗りに関しては、唯一変化があった点といえば、
発進時にちょっとラフにアクセルを開けるとバシバシノックセンサーがONになるということくらいです。
パーシャルでちょっと回転を上げてみたところ(2速6000rpmを維持)、
点火時期は48deg付近を示しました。
しかしフル加速に近い状態ではやはり回転数によらず20～30degまで遅れます。
負荷の大小(ギアや車重、道の起伏)により、点火時期も常に変化するのでしょうね。
がんばって一人で点火時期を見ましたが、
1、2速のフル加速時、レブ付近では23～25degで、加速中にノックがONになることもありませんでした。
あと全開時の空燃比ですが、デスビ進角のためか、若干薄くなった気がします。
レブ付近で11.5くらいです。
進角により薄くなったのか、それとも夏から秋になり、寒くなったからでしょうか。
外気温補正は入っていると思うのですが。。。
MDMの場合、データの更新速度が1.3秒毎なので、
過渡域についてはリアルタイムにデータを見ることが難しいです。
とりあえずノックと点火時期を見ていますが、これだと回転数が同時に見れないんですよね。
回転数は純正のタコメーターで良いじゃんと言われるかもしれませんが、
一定速度での走行中は良いんですけど、
例えばフル加速時なんかはタコメーターで7500rpmの時にMDMは6000rpmの点火時期を表示してたりするんです。
いつもどれくらいの値が出るのかを把握したり、運転に慣れたり、テスト走行を繰り返さないと
点火時期に関しては詳しい値を見るのは難しいと感じています。
2003年 10/1(水)
条件は昨日と同じなのに、今日は昼に走ったらノックがバシバシONになりました。
少しラフに発進するとON、一定速度からイキナリ全開にするとON、
パーシャルの加速でさえもまれに中回転域でONというカンジです。
しかし夜になると途端にノックが入る頻度が減りました。
やはり吸気温度とノックには密接な関係がありそうですね。
ちなみに昼の外気温度23℃(直射ですが)前後と、この時期にしてはかなり暑かったです。
デスビで進角するとクランク角センサーも進角するそうなので、
MDMに表示される点火時期は変わらないようですが、
デスビを回す前はこんなにノックは入っていなかったので、やはり点火時期は進んでいるのでしょうね。
ノッキングが起こる傾向がだんだん掴めてきました。
当たり前といえば当たり前ですが、発進時や坂道を登るとき、高いギアでアクセルを踏み込んだときなどです。
要は回転数が低いのに負荷が大きくてアクセルを踏みこんでいる状態ですね。
ということは、予測ですがスピードレンジの高いサーキットなどで
高いギアで全開にしているときや、シフトアップ直後の全開などでも
やはりノッキングは起こりやすいという事でしょうか。
道路状況と時間に余裕があれば全開の数値もできるだけ細かく追ってみたいと思います。
とりあえず、今日の段階では、夜(気温20℃前後)は普通の全開加速でもノックは入りませんでした。
＊機材を持ち主の方に返してしまったので、実験は終了です。
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2004.12.31(金)更新
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