tommmyのブログ一覧

Monologue76 　2005.3.6

　日産が可変圧縮比エンジンを発表したのだそうだ。
　詳しい情報がないので正確な可変化機構はわからないのだが、コンロッドとクランクの間にもう一つのリンクを入れてるのだとか。なんとなく想像はつく。
　というのはこの手の発想は内燃機関としてのピストンエンジンの発生と同時にいろいろ考えられているからで、それらの資料は今はWebで一歩も動かずに探し当てることができるからだ。いろんな物事の歴史をみれば、新たな発明・発見はほとんど黎明期になされており、それ以降での新発明は極めて少く、ほとんど無いに等しい。
　だからといって、卑下してるのではない。実際に形にして発表までこぎつけた努力はすばらしいことだ。まだ研究発表レベルなのでなんとも言えないが、この手のギミック的なものが100年の時間をかけて改良されつくした現代のエンジンと比較できるレベルに達しているのであればそれはもう賞賛に値することだろう。

　圧縮比とは、
　圧縮比＝行程容積÷燃焼室容積　+1
　で算出される無単位の指数で、これまでのガソリンエンジンではこの値が高いほど、エンジンの出力特性が良くなる。が、上げ過ぎるとノッキングを起こして壊れる。
　ピストンエンジンで圧縮比を変えるには、理論的にはいつか方法がある。
　上記の式を見れば判る通り、圧縮比を変えるということは、行程容積もしくは燃焼室容積、あるいはその両方を変化させるということだ。
　日産が今回発表したものはクランクに機構を仕込んで行程、すなわちピストンのストロークを変化させるものらしく、下死点位置か上死点位置、もしくはその両方が変わるということだ。
　下死点の変化は行程容積の変化だけだ。計算式の分子がかわるだけだから１mm変化しても大きな変化にはならない。ということはコントロールしやすいが、劇的は変化は見込めない。それに制御機構も多少ルーズでも問題がない。
　一方、上死点位置の変化は行程容積と燃焼室容積を同時に変化させる。行程容積の減少分が燃焼室容積になるというわけ。こちらは分母である燃焼室容積が変化するので１mmの変化は大きく影響するし、微妙な制御も必要になる。
　しかも、上死点位置の変化は燃焼に対する影響が大きい。ピストンが最大高まで上がらないことでスキッシュは弱くなり、燃焼室容積が大きくなることで、火炎伝播距離が伸び、表面積が増えることで熱効率も落ちる。
　その他いろいろと考えられることはあるし、それぞれがメリットになったりデメリットになったりするし課題として詰めることは膨大にあるが、日産のことだから上死点位置を変えることを選んでいるんじゃないだろうか？
　研究に対しては悪いことではないと思うし、BMWの可変バルブストローク機構によるスロットルレス化のように商用展開にまでたどり着いて欲しいものだ。


その後、詳細情報が入った。やはり上死点位置を変化させていて、可変範囲は圧縮比14〜8だそうだ。ターボエンジンでは特に有効だと思うが基本的に最大出力を上げる技術ではなく、ターボラグの減少、燃費向上など広い運転領域の特性向上のためのものだろう。ただし、それによってエンジンの小型化ができれば車としての性能はまた一段向上することになるだろう。

＃機構の動作図等探していますが、一般公開されていないようです。どなたか情報があれば御一報ください。

Monologue54 　2003.8.25

　再開しました。
　ええと前回のアップが去年の11月だから、・・・おひさしぶりです。
　いや更新しなかったのは別に何があったと言う訳でもなく、また再開したのもなんとなく。
　しばらくはネタがあるはずなので、しばらくは続くでしょう。
　それでは本題へ・・・

　点火時期の設定方法
　いきなり核心だけど、どんどん進角していって、ノッキングが出たら止まるところまで戻す。
　一文で終わってしまいました。でも今のところこれを基本にしてやってます。
　ＭＡＰは回転数と負荷（混合気量）の２つを元とした２次元のマトリクスなんですが、最初の段階で見るべきポイントは限られてます。
　運転条件的に一番厳しいのは当然全開高負荷、最高回転の点ですから、まずそこの点火時期を取ります。ノッキングが出たら止まるところまで戻して、です。
　これを基準点とし、同じ方法で漸次下げた回転数での全開高負荷でとって行きます。
　すると、最大出力カーブにあわせた点火時期が線として設定できているはずです。そうしたら今度は負荷の低い部分に対しても進角させていくと、面として完成するはずです。
　

　全開で加速しているときに、5000でノッキングが出たらそのまま踏んでいけません。壊れます。だから上からノックさせていって、降りて来るわけです。
　それに、もうひとつ。ブースト制御が独立していると、作業が早く進みます。
　ROMはデータの違うものに差し替えなくてはいけないので、走行中に調整できません。一方、ブーストコントローラは走りながらでも加給圧を変えられますから、常用圧でノッキングしなかったら圧を上げてみてどのくらいのマージンがあるかを知ることができるわけです。
　こうすると、比較的早く最大負荷での進角量が決められる、というわけです。
　ハーフアクセル時のMAPとかはフィーリングなんかも含めて補正していけばいいですから、あとからやることですね。
　現時点ではここまでできています。確かにパワーは上がっているはずなんですが、テスト中にオーバーブーストしていた加速感がどうしても頭に残るので早くなった気がしないってのがこのやり方の最大の欠点かもしれません。


P.S.　実はこのやり方だと限界がありますがそれはまたいずれ。

Monologue53 　2002.11.13

　さて、ひさびさの本題です。最近Link頂いたところもあるので、F1フリークサイトだと思っている方もおられるのではないでしょうか？違うんですよぉ。
　本サイトは私のモノローグです。普段漠然と思うことを書き出すことで整理し、まとめることでさらに理解を深めたり、ただ単に思い付いたことを書きなぐって新たなアイディアを生み出すためのものです。
　読んでいただける方のご意見も募集しているのですが、なかなか頂けません。発表したり議論する場もないから仕方ないんですが、無策にＢＢＳを設置してしまうとダラダラと馴れ合ってしまうのでそれはやりません。なんかいい方法があれば採用してみたいですけどね。

　さて、最近はＥＣＵで遊んでいます。といってもＲＯＭ上のＭＡＰをいじっているだけです。これで設定空燃比と点火時期を変えることができます。
　このいじりかたはいろいろあるんでしょうが、我流です。多分その筋の人からすると見ちゃいられないような稚拙な方法でしょうけど、そこをあえて公開してみましょう。
　ベースは、ある程度手を加えられたＭＡＰ。というのもエンジンがオリジナリティ溢れる（酔狂すぎて他人はやらない）ハイコンプレッションローブストターボ仕様なので、すでにＭＡＰ細工のスキルを積んでいる知人にそれにあわせてある程度変えてもらったものです。

　さて、いじる時はどこから変えていくのがいいんでしょうか？点火時期が先？燃調が先？
　その前に、それぞれの数値をいじるとどうなるんでしょう？
　んでもって、どうなると良くて、どうなるとダメで、ワーストケースは何でしょう？
　疑問だらけですがこれ、私も思ったことです。準備万端整って、さあいじるぞという時に降って湧いた疑問の山。
　しばらく考えました。で、自分なりに付けた筋道がこれ。
　絶対条件として、ワーストケースのエンジンブローは避けたい。作業中すべてのプロセスでエンジンを壊さないように、安全に事を進めたい。
　目標は出力トルクと燃費の向上。ただこの２つは相反するので両立は難しい。まずはパワーを絞れるだけ絞り出して、その後で燃費をケチった方が迷走しなくて済むハズだ。

　じゃあ、この方針に則って、ＭＡＰを変えていくとしたら、どうするのがいいのでしょう？
　点火時期は進角すればパワーが出る。が、やりすぎるとノッキングを起こしエンジンを壊す。
　じゃあ遅らせる方向なら絶対安全かというと、そうでもない。遅らせると排気温度が上がって、壊れる。
　空燃比はもっと複雑。理論空燃比14.7で最も綺麗に燃えるが、パワーはもうちょっと濃い比率12 付近で最大になる。排気温度は理論値より濃ければ濃くする程下がると考えていいが、濃すぎる空燃比は触媒を傷めることになる。
　それぞれの現象はセンサをつければ測れる。ノックはノックセンサ、排気温度は温度計で判るが、温度に関しては限界温度が何度なのかは判らないし、そもそも測定位置で計測温度が変わるのだから、これを絶対指標にするのはちと不安。
　一方ノッキングは発生する/しないという現象なので限界が分かりやすい。とすればまずノッキングぎりぎりまで点火時期を追い込んで、燃調はそのあと詰めればいい。

　ということでまずノックセンサを入手し、点火時期ＭＡＰに手を付けている。点火時期ＭＡＰの具体的ないじりかたはまた次回ということで。

Monologue51 　2002.10.27

　この10月のF1日本GP見てきました。と、言っても予選のみ。
　でもタイムアタックのドライビングは当然予選のほうがいい。決勝は最近じゃ運転競争じゃなくて作戦勝負になってるから。そういうのが見たいのならそちらが良いのだろうけど。
　頂いたチケットはパドックウォーク付きだったのでピットもよくみてきたけど、あれは見せ物小屋だね。
　ハリボテという意味ではなくて、見られることにも金を掛けているってこと。むろんピットとしての機能性は確保されていて使いやすそう。マシンの上にまるで手術台の照明装置みたいなものがあって、そこに電源やエアの口、データロガーのコネクタまでついている。ありゃあ便利そうだ。欲しいぞ。
　ゴミ一つないってのはもう当然で、工具の収納も決まっているし、外したカウルも専用のスタンドにクイックファスナーで留められるのだ。金かけてますねぇ。
　金を掛けていると言えば仕切りのバリカー。こんなものまでカーボンプレートでカバーされてました。
　コースサイドのコントロールブースもカーボンプレートてんこもり。やっぱカーボンすよカーボン。
　金がありあまってるって、いいですねぇ。

　さて、私、現地でF１見聞きしたのははじめてだったのですが、エンジンの音がすごいです。
　音量もまあ大きいのですが、そんなのは先日の戦車砲に比べればどーってことはない小爆音なのでして、スゴイって表現が何を差しているかと言いますと、音質ですわ。
　すんごい高い周波数の音が良く出てるんですよ。多分２万ヘルツ以上のいわゆる超音波領域の音。これが大量に出ているはずです。
　音ってーのは周波数が高いと減衰しやすいもんで、離れていくと高い音は聞こえなくなるんですが、けっこう離れていても聞こえるんです。ということは、相当でているわけです。
　超音波は耳に聞こえないくらい高い音なんで、そんなことわかるわけないじゃん、と言う至極ごもっともな意見もあるでしょうが、なーんとなくわかるんですねー。どうしてか？
　可聴域外の音は単音では聞こえません。が、可聴域の音と一緒に出ているとわかります。 うねりとか音色とか。そんなもんでわかります。
　まあ、そんなことよりもTVと全然音が違うってのが一番分かりやすい表現かも。マイクで拾えない、送信時にフィルタされる、スピーカーで再生できない、の３重苦なTVの音とは全然違う音なんで、わかります。

　んでもってその超音波出しまくりの生音から何を思ったかと言いますと、このエネルギー密度の高い音が聞こえる原因はなんじゃろか？排気方法が違うのか？それとも根本的に燃焼状態から違うのか？ということでした。
　まったくもってわからんのですが、良く似た音といえば、ペリフェラルポートのロータリーエンジン音。
　つーことはF１エンジンはポペットバルブでもスパッと開く仕掛けになっているということか？
　もしくは、燃焼状態だとすれば、速く燃えてもノッキングを起こしにくい燃料をつかっているとか？
　たしかにピットで調整しているときから変わった匂いがしてました。それがそうなんでしょうかねぇ？

Monologue43　2002.7.10

　実はミッション、デフ交換のついでにいろいろとやっている。
　リアサスメンバーの交換、エンジン・ミッションマウントの交換、フライホイール、クラッチディスクの交換、といったところ。
　それにターボチャージャー。こいつはある時期から回転数が上がると鳴く癖がついてしまったので外してチェックしたら、まあ色々とあった訳だ。
　まず、音の原因。音源はベアリングで、オイルラインにゴミでも混入したのだろうと思い、オイルラインを洗浄してゴミを取り除いて・・・オイルの流れが悪い。エア圧をかけないと流れ出ない。
　何度か洗浄して回転もスムースになり、そこそこオイルも排出されるようになった。
　普通はこれで終わり。だけどちょっと気になるところがあってコンプレッサーを開けてみたら、ブレードが１枚ちょっと曲がっているじゃないですか。そいつをペンチで修正してみたのだがいかんせんアルミは曲げに弱くてポッキリおれてしまった。
　
　上の画像はその状態。断面がギザギザなのがその証拠。
　断面が干渉しないようにちょっと整えて、簡単にバランスを取って戻す。といっても10万回転するシャフトのバランサーなんて、器具もない素人には取れないので、エイヤでやるしかない。
　で、フタを戻してハイおしまい。よい子は絶対真似しないでくださいね。
　試運転では、悲しいかな泣きは治らなかった。もうベアリングに傷がはいってるんでしょうね。
　ボールベアリングターボのベアリングは交換不能。というかセンターカートリッジ自体が交換不能なんで、もう修理はできないでしょう。ただ、音は小さくなったし、もともと破損にいたるようなタイプのものではないのでもうしばらく使うつもり。
　あとブレードの方は・・・変化あり。バックタービン音が大きくなりました。多分、断面で気流が乱れるとかで音が出やすくなるんでしょう。とすると、普通のタービンでバックタービン音がデカくなってきたら、コンプレッサブレードが傷んでるかもしれないってことだね。
　まあ、面白いけどそれだけだな。ブレードの変化は出力には影響ないみたい。あっても微少ってとこです。ハイ