プチ更新
2006.7.8
現在主流のインジェクション(燃料噴射装置)は、大別すると二種類になります。
マスフローコントロールとスピードデンシティコントロールです。 (他にスロットルスピードがある)
マスフローコントロールとは、LジェトロニックやKジェトロニックと呼ばれるタイプで、エアフロー
メータでエンジンに吸入される吸入空気量を直接計量しています。
スピードデンシティコントロールとは、Dジェトロニックと呼ばれるタイプで、1サイクルあたりの
吸入空気量を吸気菅内圧力によって求めます。
以前は、エアフローメータの吸入抵抗が大きく、高出力を求めるようなエンジンには好まし
くありませんでしたが、現在は吸入抵抗も小く、精度も高く、反応も良くなっています。

エアフロレスとは、エアフローメータを取り外して、バキュームセンサー(ブーストセンサー)や、
スロットルセンサーなどの信号を基にしてエンジンのコントロールをしようとするものです。
バキュームセンサーを使う場合、吸気菅内圧力を計測する事になりますので、Dジェトロニ
ックとなる訳です。
ただし、エアフローメータとバキュームセンサーでは、単にセンサーの種類が違うというだけで
はなく、エンジンコントロールコンピューター内部の演算(信号の処理方法)もかなり違うと
思います。
それは、Dジェトロニックが1サイクルあたりの吸入空気量を計測するのに対し、Lジェトロニ
ックは吸入空気量を直接計測しているからです。
極端に言えば、Dジェトロニックがバキュームセンサーの信号を基に一回の噴射量が決めら
れるのに対し、Lジェトロニックはエアフローメータ信号をエンジン回転数で割って一回の噴射
量が決まるといった感じです。
ただ、実際にはバキュームセンサー信号で直接一回の噴射量が決められる訳ではなく、か
なり補正が必要になりそうです。なぜならば、吸気菅内圧力と吸入空気量の関係が正確
に比例せず、吸入空気量の検出精度が良くないからです。
センサーの信号が全然違う上に、制御まで違う物同士を繋ぐという事で、単純にセンサー
を付け替えるというような事ではないのが、エアフロレスの難しさなのです。
つまり、エアフロレスにするという事は、バキュームセンサーの出力電圧を、エアフローメータの
出力電圧に見せかけるような擬似電圧を作る装置を介して、エンジンコントロールコンピュ
ーターに接続すれば良いのではという事になります。

では、実際にエアフローメータの出力電圧と、バキュームセンサーの出力電圧がどのように違
うのか、実車によるデーターを比べてみます。下のグラフは、自作したデーターロガーで採った
データーの一部抜粋です。元々がエアフローメータが付いている車なので、バキュームセンサー
は他車の物を流用しました。
上のグラフの解説

Dジェトロニックが1サイクルあたりの吸入空気量を計測しているという事から、バキュームセンサー電圧にエンジン
回転数を掛けてみました。当然そままではグラフ内に収まらないので、グラフ内に収まる数値に変換してあります。
バキュームセンサー電圧にエンジン回転数を掛けると、1サイクルだけの吸入空気量だけでなく全体の吸入空気
量が算出され、エアフロ電圧に近くなるのではと思ったのですが違うようです。
注意深くグラフを見ると、エアフロ電圧はエンジン回転数とバキュームセンサー電圧を足して2で割ったような感じ
の電圧に思えます。

そこでエクセルの重回帰分析を用いてデーターを解析してみる事にしました。
(参考文献 トランジスタ技術スペシャル 技術者のためのExcel活用研究)

下のグラフを見ると、エアフロ電圧と合成電圧がほぼ同じラインを描いています。
合成電圧というのは結果から言うと、31.8+エンジン回転数×0.33+バキュームセンサー電圧×0.53で計算した
数値で、エクセルの重回帰分析からの計算結果を基に算出しました。

バキュームセンサーとエンジン回転数から、ほぼエアフロ電圧に近い電圧が作れるのでは?という事になります。
勿論、計測した電圧をアナログ的、またはデジタル的に処理し、正確に合成電圧を作れればの話ですが。
下の表がエクセルの重回帰分析の結果です。
赤丸の部分が重要で、ここの数値を用いて合成電圧を算出します。
ついでと言う訳ではありませんが、さらにスロットルセンサー電圧を要素として加えた場合の結果(下表)です。
今回のデーターからですと、スロットルセンサー電圧の影響は少ないのですが、エンジンのカムをハイカムにし
たような場合ですと、安定したバキュームセンサー電圧が得られないので、スロットルセンサー電圧での補正
がかなり有効と思われますので、後々ハイカムでのデーターもとってみたいと思っています。
これらの実験結果から、まず第一段階として、エアフロレスの回路を試作してみようと思います。
エンジン回転数とバキュームセンサー電圧、スロットルセンサー電圧をマイコンに取り込み、マイコンで演算処理し、
10ビット程度の分解能で電圧を出力させて、エアフロの替わりとします。
計算結果ぴったりの演算処理で上手くいくとは思えないので、簡単に外部からボリュームなどで調整出来るようにし、
汎用性をもたせると同時にセッティングの容易さを狙います。
続きは順次アップする予定です
2007.03.05更新
試作基板を作りテストしています。
更新は2007.03となっていますが、実際の
作業は2006.10です。
左写真、ごちゃごちゃで解り難いですが、赤
丸で囲んである部分が試作基板(回路)で
す。
各電圧を調整するボリュームは4個で、バ
キュームセンサー電圧調整、オフセット調整、
スロットルセンサー電圧調整、回転電圧調
整となっています。
この4個のボリュームの割り当ては上記電圧
を割り当てていますが、アイデア次第で自由
に割り当てる事ができますので、アナログ電
圧でしたら何でも繋ぐ事ができます。
エアフロを2個繋いでその合成電圧をエンジン
コンピューターに送る事なども可能です。
アイデア次第でいろいろと使えるのがこの回路
の良い所です。
上のグラフは、エアフロレス回路を実際に車両に取り付け、実走行でのデーターの一部です。
使用したデーターロガーは、私が販売しているデーターロガーキットです。
エアフロレスなのにエアフロの電圧があるのは、セッティングを容易にする為の工夫で、エアフロが付いている状態
で、エアフロレス(バキュームセンサー電圧による制御)のテスト走行が出来るようにしてあります。
エアフロの電圧は、エンジンコンピューターに入力されず、エアフロレス回路で合成された電圧がエンジンコンピュ
ーターに入っています。また、切り替えスイッチによりエアフロの電圧をエンジンコンピューターに入れる事も出来ま
すので、実際に両電圧の違いによる走行感の違いなども良く解ります。
O2センサー電圧をみると、フィードバック制御がきいていますので、ほぼエアフロと同じ電圧がエアフロレス回路
(合成電圧)によって作られていると言えます。合成電圧が高かったり低かったりすると、O2センサーのフィード
バックは止まってしまいます。減速時はフィードバックが止まっていますが、体感的に不具合は感じられません。
アイドリング時では、O2センサーフィードバックがきいている時と、きいてない時で若干の違いが感じられ、フィー
ドバック時のほうがアイドリングが不安定に感じられます。若干薄かったり濃かったりしてフィードバックが停止した
状態のほうがアイドリングが安定しているように感じる訳ですが、この領域は広くなく、さらに薄かったり濃かったり
すればアイドリング不調になるのは当然です。このあたりのフィーリングはエンジンによってもかなり違いが出ると思
われます。
この車両の場合、若干薄めにセッティングすると体感的に調子が良いです。
上左写真がエアフロレスの外観、上右写真が内部です。
ボリュームが4個あり、これらを調整する事によりエンジンコンピューターに送る電圧を生成します。
ボリュームは、バキューム電圧調整用、スロットル電圧調整用、エンジン回転電圧調整用、オフセット電
圧調整用となっています。
バーグラフ式LEDが2列(LED40個)あります。これは、片方がエアフロの電圧表示、もう片方がエアフ
ロレスによって作られる合成電圧を表示する物で、このバーグラフによりセッティングが容易になります。

第1段階として、エアフロレスを取り付け、エアフロの電圧で走行する。
これは、ディプスイッチの設定によりエアフロの電圧で走行するのですから、ノーマルと同じです。
エアフロ電圧は右側のバーグラフで表示されます。そして左側のバーグラフがエアフロレスで作られる合成
電圧ですから、各ボリュームを操作し、エアフロのバーグラフと合成電圧のバーグラフが同じ動き(走行時)
になるようにします。エンジンコンピューターにはエアフロの電圧が送られていますから、ボリュームの位置が
どんなに変でもちゃんと走行出来ます。

第2段階として、第1段階でのバーグラフの動きが同じような動きになったら、ディップスイッチの設定により
エアフロレスで作られる合成電圧で走行します。
実際に合成電圧で走行すると、バーグラフでは同じように動いているように見えても、調子が悪い領域と
いうのが出てきます。これをさらにボリュームによって再調整し、どのうよな状況でも普通に走行できるよう
にセッティングします。エアフロ電圧と同じ電圧が必ずしも一番良い訳ではありませんが、最初のうちはエ
アフロ電圧を目標に調整するのが良いと思います。

第3段階として、第2段階で満足いく結果が出なかった場合、回転数による補正ができます。
エアフロレスをパソコンと接続し、エクセルなどで表にしたデーターをエアフロレスに送り、内部のロムを書き
換えます。40rpmごとに補正ができますので、アイドリング付近や、ブーストのかかり始めなど細かい補正
がきき、便利です。
セッティングが終了したら、エアフロを取り外します。
試作品
キット化の予定で
すので、質問や
疑問はメールで問
い合わせ下さい