電気電子要論個別課題 M17-P29中村圭一
選んだテーマ エンジン制御システム
なぜこのテーマなのか？ 元々自動車が好きだったから。 車繋がりで知り合った人たちの車は自分のものよりも高度なチューニ ングが施されている。 →制御システムも高度な機器を使い、綿密に制御される。 そこで自分の車の制御システムとの違いや制御方式、基本的な考え方に 興味を持った。
基本的なエンジンの仕組み しかし、空燃比は気温や気圧などに左右されやすい。 現在多くのレシプロエンジンは①吸気、②圧縮、③爆発、④排気という4工程からなる4ストと呼ば れる方式を採用している。 今回話すエンジン制御システムとは主に①吸気でシリンダー内に送り込む空気と霧化したガソリンの比率と、どのタイミングで送り込むか。 →空気：ガソリンが14.7：1の割合が理論上最も燃焼効率が良いとされ、理論空燃比と呼ばれる。 しかし、空燃比は気温や気圧などに左右されやすい。
セッティング技術の進化 昔は今と違い空気とガソリンの比率を電気的にではなく機械的に決めていた。 →季節のごとに気温などが違うので再セッティングが必要な場合がある。 →一度セッティングするとセッティングを変えるにはバラす必要がある。 現在はCPUと各種センサーによりほぼリアルタイムな制御が可能
各センサーの情報を元にECUが設定した量のガソリンを噴射 どのように空燃比の値を決めるか O2センサー 排気中の酸素量を感知 スロットルポジションセンサー スロットル開度を感知 インジェクター 各センサーの情報を元にECUが設定した量のガソリンを噴射 イグニッションコイル プラグに電気を流し火花を飛ばさせる クランク角センサー 各気筒がどの工程にあるのかを感知 エアフロセンサー 空気の流入量を感知
リアルタイムでセッティングする意義 理論空燃比より空気が多い＝薄い →薄いと燃焼温度が上昇するので排気バルブが溶けやすく、また、ノッキングも起こりやすい。 理論空燃比よりガソリンが多い＝濃い →濃いと点火プラグがガソリンで湿ってしまい、点火しづらくなるので高回転まで回らない、そもそ もエンジンがかからないなどの問題がある。 ノッキングが起こると燃焼室表面の境界層が破壊されガソリンの火がモロに当ってピストンなどが溶ける 空燃比は気温などにも左右されるが、もちろんエンジンの回転数によっても変わってくる 低回転時より高回転時の方が熱を持ちやすく、壊れるリスクも高いので回転数が上がるに連れ燃料を濃くしていくのがセオリー
参考文献 GIZUMODO車の仕組みがひと目でわかるGifアニメ10選 http://www.gizmodo.jp/2013/05/gif10.html 廃車ドットコム内燃機関の仕組み～ガソリンエンジンとディーゼルエンジン～ https://www.hai-sya.com/column/internal_combustion_engine_univ004.html Weblio辞書 理論空燃比 http://www.weblio.jp/content/%E7%90%86%E8%AB%96%E7%A9%BA%E7%87%83 %E6%AF%94 ガレージ雅 ECUって何？http://masana6ce.car.coocan.jp/freedom/what.html ｱｹﾞﾊ☆ﾊﾟﾜｰｱｯﾌﾟの巻＠ ｷｬﾌﾞｾｯﾃｨﾝｸﾞ 勉強編 http://chousuke.fc2web.com/page068.html