点火時期って結局TDC何秒前に点火してるん？

点火時期って結局どのくらい前に点火してるん？
でエンジン回転数とクランク角度で何度で何秒(何ms)というのを計算しました。

いよいよ、パワーFCの初期設定での点火時期から
TDCの何秒前(何ms前)に点火しているのかを算出しました。

X軸がエンジン回転数、Y軸が負荷(吸入空気量)、値がパワーFCの点火時期設定値から算出された値BTDC[ms]となります。

この表を作成した理由は、
エンジンの制御から点火時期はクランク角度を元に設定するのが簡単だと思うのですが、
その角度とエンジン回転数の関係がいまいち掴みづらく、
それぞれの回転数で一体BTDC 何msで点火しているのか？
を見たくて作成しました。

黄色背景のセルはとあるギアでアクセルを全開にした時の
マップの読み取り位置となります。

このマップから最も早く点火しているのは、
低回転低負荷であるアイドリング時(マップの左上の方)
となります。

エンジン回転数が低いためにBTDC15°にもかかわらずBTDC3.13msとなっています。

エンジン回転数が高くなるにつれてBTDC点火時期[角度]は進んでいきますが、
BTDC点火時期[時間]はどんどん遅れて短くなっていくことがわかります。

また、負荷が高くなるほどBTDC点火時期[角度]もBTDC点火時期[時間]も
遅れて短くなっていくことがわかります。


ところで、
Pmax、Pmeを最大限に高めるためにはATDC12°近辺で燃え終わっているのが良いことがこれまでの多くのテストで確かめられている。クランク角で見た熱発生時間は、回転数が上がってもあまり変わらないが、点火から熱発生までの絶対時間はほぼ一定のため、高回転になればなるほど、クランク角で見ると燃焼時間は長くなる。したがって、高回転になるほど点火時期を早くしなければならない。
参考文献
１）　長谷川浩之：HKS流エンジンチューニング　グランプリ出版


この前半～中盤部分については別記事にて紹介したいと思います。
後半部分の高回転になるほど点火時期を早くしなければならない
についてですが、例えばL15を見た場合に
点火時期はBTDC16°と一定にした場合に
2400rpm：1.11ms
7200rpm：0.37ms
と点火時期[ms]は0.74[ms]も短くなる(遅れている)ことから進角の必要性が伺えます。

また、実際のマップでは同様にL15を見た場合に
2400rpm：BTDC16°　1.11ms
7200rpm：BTDC24°　0.56ms
と8°進角させているにも関わらず、0.55[ms]遅れるマップとなっております。
これは初期設定の安全マージンと考えるのでしょうかね？


このように見ると800rpmのL04とL05の点火時期がその前後と比べて早いように思われます。

また、点火から熱発生までの絶対時間はほぼ一定であるとされていることから
パワーFC上のノッキング値が出てくる2400～3200rpmを見ると
7200rpmと比べて0.55～0.34[ms]早くなっていまして、
ノッキングが出やすいと言われる低回転高負荷時の点火時期が早いように思われます。

このことから、
燃料噴射量の設定を行いやすくするために
パワーFCの表示マップではなくターゲットA/Fを元に入力値を算出したように
ターゲットBTDC点火時期[ms]を入力するようなスプレッドシートの作りにしたほうが良いかもしれません。


点火時期はエンジン出力とノッキングに直結する重要な要素の一つですが、
回転数とクランク角度というイメージしにくい値を使うのではなく、
BTDC[ms]というTDCの何ms前に点火するというイメージしやすい表を使って
点火時期とノッキングについての理解がより深くなっていき、
皆様のカーライフが豊かなものになれば幸いです。

ご視聴くださいましてありがとうございますm(_ _)m

----------略語----------
※TDC=Top Dead Center=圧縮上死点
ピストンがコンロッドから最も遠い位置(シリンダーヘッドに最も近い位置)の状態
ピストンピンがオフセットしている場合はクランクピンがシリンダヘッドに最も近い角度とピストンがシリンダヘッドに最も近い角度が異なる場合もある
私の記事ではピストンがシリンダーヘッドに最も近い位置をTDCと表現する


※BTDC=Befor Top Dead Cener=圧縮上死点前
ピストンがTDCに向かっている状態でTDC前の角度

クランクシャフトが時計回りに回っていると考えた場合、
12時の位置を0°とすると3時の位置は90°ATDCとなり
9時の位置は-90°ATDCとなるが、
-90°ATDCはTDCより前になるので
BTDCを使用した場合はTDC前の角度を表現するため90°BTDCと表現する

TDC後の角度を示すATDCがあるため、明示的に角度を表現する際に使用する


※Pmax=燃焼室内の最高圧力
シリンダー内の最高圧力
トルク(回転数をかけた出力)に関係する値であるが、
Pmaxが高すぎるとピストンリングの損傷が起こりやすいなどエンジンに負担がかかり
燃焼温度が高いので当然ながらNOxの生成が活発化される


※Pme=平均有効圧力
一気筒の一サイクル当たりの仕事を行程容積で割った値で、エンジンの大小によらずに出力性能を比較するうえで重要となる


こちらの設定内容は可能な範囲で公開しております。
注：この設定を行ったことに寄る不具合は当方では対応できません(-_-;)
パワーFC設定履歴

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1dAj4tPknmJ0FLr9VkYtK4gQZPmDkLbGaRFSOueKuASY/edit?gid=604622174#gid=604622174