OX3832のブログ一覧

ヒューズの話の流れでオルタネータが出てきたので，ちょっと気になり，B型エンジンに搭載されているオルタネータの出力（容量）を確認．

　B16A（EF世代）　・・・　70A
　B16A（EG世代）　・・・　80A
　B16B（EK9）　　 　・・・　85A
　B18C（DC2）　　　・・・　75A
　B20B（RH1）　　　・・・　90A

プーリー比が違うのかもしれませんが，B16は世代進むにつれて出力が大きくなっているんですね．世代が進むにつれて電装品が増えているせいなのかなぁ～？と思いましたが，EK9とほぼ同世代のDC2が，初期型のB16Aと大差ないので，そういう訳でもなさそう．

ちなみに，ここで示している出力は「定格出力」の事で，オルタネータの回転数が5000rpmの時の出力電流を示しているとの事．


（自動車整備士総合サイト：オルタネーターとダイナモより）


オルタネータの回転数は，プーリー比にもよりますが大体エンジン回転数の倍くらいなので，エンジン基準で考えれば2500rpmの時に，各オルタネータで5～15Aの差が出るようですね．

オルタネータの特性から考えて，アイドル回転数（EF8：750rpm）の時はそれよりも出力が下がる訳ですから，ざっくり低回転時は1/5くらいの出力だと考えると，オルタネータを変更したとしても1～3A程度の差になるのかな・・・．

このオルタネータの出力増によって増えるエンジンの負荷（抵抗）って，一体どれくらいなんでしょうね？

ヒューズのお話はこれで最後です（前回はコチラ）．

ヒューズ交換によって「接触抵抗低減」は理解出来るけど，「放電防止」がの原理が今一つ理解出来ないというのが前回までのお話．

開発者含めて原理が100%理解出来ている訳ではないから「マジカル」なんだろうなぁ～と思いつつ，前回の電凸されてた方がタイトル画像のような話もされていました．



最初聞いた時，「アレッ？ そうなのか？？」と思いましたが，オームの法則で考えてみれば確かにそうなので，「ああ，そうか」と納得しました．


オームの法則というのは，電気回路に流れる電流とその両端の電位差の関係を示す法則で，以下のような式になっています．

　[電圧] ＝ [電流] × [抵抗]

ヒューズの接触抵抗が減るという事は，上記式の[抵抗]がそのまま減る事になるので，流れる[電流]が同じであるならば，掛け算なんだから[電圧]も減るでしょ？という事なんだと思われます．


（電圧の差異が1%未満なので，計測誤差の範疇では？という話もありますが，それは一旦横に置いておきます）


・・・で，ふと思ったのが「[電流]って一定なんだっけ？」という部分．ヒューズの効果として「[抵抗]が減った分だけ[電流]が増えるんだろう」と勝手に思っていたのですが，どうやら違うようです．

考えてみれば，それもそうか．運転状態が同じであれば，各電子デバイスが動くために必要な[電流]も同じ訳ですし，[抵抗]が減ったくらいで[電流]が大きくなったり・小さくなったりしないよなぁ～と（突入電流は変わりそうですけど）．そうするとやっぱりヒューズの効果は，「電気の質」的な効果なのかなぁ～？と思ったのですが，ちょっと引っ掛かったので[電流]に関して，もう少し深堀ってみます．


各種電子デバイスが駆動するのに必要な[電流]は，オルタネータが発電して生み出して供給している訳なのですが，オルタネータだけで全てを賄っている訳ではなくて，バッテリーからも供給されます．イメージにするとこんな感じ（↓）でしょうか．



オルタネータとバッテリーは同じ配線経路で繋がれているので，両方同時に電気を供給している訳なのですが，どっちが支配的なの？というと，電圧の高い方（電気を流す力の強い方）からより供給されます．

例えば，始動する時（0～1000rpm）は，オルタネータの発電電圧が低いので，ほぼ全てバッテリーから供給していますが，始動して以降（1000rpm～）はオルタネータの方が電圧が高くなるので，力関係が入れ替わってオルタネータの方から供給されます（オルタネータの力に押し切られて，バッテリーは電流を外に出す事が出来ず，逆に自分の中に電流を入れられてしまうため，充電されるようなイメージです）．


じゃあ，仮に，オルタネータが発電した後もバッテリーが同じ電圧を出力していたらどうなるんでしょう？

そんな状態あるの？と思うかもしれませんが，オルタネータはレギュレータによって上限電圧が設定されているため，回転数をどんなに上げても14Vくらいで頭打ちします．一方，バッテリーはその14Vでずっと充電され続け，満充電状態（SOC：100%）になれば，自身も14Vを出力出来るようになるため，同じ電圧になる事は有り得ます．


（北海道でんき保安協会：電圧と起電力のおはなしより）

[電流]は，読んで字の如く「電気の流れ」＝流体なので，水と同じで高い方から低い方へと流れます．ここで言っている「高さ」とは[電位]＝[電圧]の事なので，両者の高さが同じになれば，その間でモノは流れないという事になります．


つまり，バッテリーがオルタネータよりも元気な状態（満充電）だと，オルタネータは電気を流しにくくなり（流す必要がなくなり），「発電という仕事をする量が減る」という事になります．


（カーセンサー：オルタネーターより）

オルタネータはエンジンの動力の一部を使って仕事をしている訳なのですから，オルタネータの仕事量が減れば，エンジン側から見た場合，負担（抵抗）が減る構図になるはずです．

エンジン自身の抵抗が減れば，同じ空気・燃料・点火でも回転数が高くなるのは当然な訳で，これが「アイドルの回転数が上がる」メカニズムなんじゃないかなー？と思いました．


「同じ条件でエンジンの負荷が減る」と考えれば，ヒューズの効果として示された以下の部分（↓）とも辻褄も合う気がします．

　・アクセルレスポンスの向上　・・・　負荷が減ったんだから，そりゃレスポンスは良くなる
　・アイドリング安定化　　　　　　・・・　負荷が減ったんだから，そりゃ安定する
　・ターボラグ改善　　　　　　　　・・・　負荷が減ったんだから，そりゃラグは減る
　・低速からのトルクアップ　　 ・・・　負荷が減ったんだから，そりゃトルクが上がったように感じる
　・燃費向上　　　　　　　　　　　 ・・・　負荷が減ったんだから，そりゃ燃費も良くなる

・・・という事で，私はこの理屈で納得する事にしました（笑）．


以上，ヒューズのお勉強でした．

纏めると，ヒューズ交換によって得られる「接触抵抗低減」「放電防止」の効果のうち，「放電防止」は原理がマジカルで分かりませんでした．一方，「接触抵抗低減」の方は，バッテリーの充電効率向上から，オルタネータの仕事量低減へと繋がり，エンジン負荷が減って，出力向上のメリットを得られているんじゃないか？と思いました．

「接触抵抗低減」に観点を絞ってみると，新品のヒューズより，それ相応の加工が施されている「マジカルヒューズ」の方が当然良いでしょうし，更に15～30%性能向上していると言われる「ナノカーボン」の方が更に良いのは間違いないでしょうね．

値段に対する費用対効果としては，製品自体の値段が決して安くはないので，オススメ出来るモノだとは全く思いませんが，やれる事をほぼやり切って他にイジるところがないクルマや，そもそもやれる事に制限があってイジれないクルマ（ワンメイク等）にとっては，「他で得られない効果が得られる」として貴重な製品なんじゃないかと個人的には思いました．

前回の続き．

ヒューズを新品にしたら体感出来るけど，新品→社外品じゃ大して体感出来ないでしょ？と言った予想を裏切られたのが前回のお話．

さて，真面目に調べ始めてみたものの，そうは言っても（自分を含めて）人の感覚なんてアテにならないので，やっぱり効果が疑わしいなぁ～という気持ちがまだ残っています．

他人の言う事を鵜呑みにするほど素直な人間には育っていないので（笑），もう少し実証実験的な事をやっている方がいないかな？と調べてみると，面白い動画に出会いました．





この電凸編の前に，前振り編・実験編とあるのですが，それらも全部見て「体感で変わるのは学習値が変わったせいだ」とか，「学習値の消去には1～2分掛かる」とか，「補正を全部カットしてやらないと比較にならない」とか，比較する際の阻害要因をよく考えて実験されているのが良く分かったので，個人的にかなり納得出来る内容でした．

このレベルで比較実験をやった方が，結論として「アイドルの回転数が上がる」と仰るのであれば，それはヒューズによって何かが起きているという事は間違いなく，ヒューズの効果自体には確信が持てたので，更に原理的な部分を調べてみる事にしました．


・・・という事で，小難しい「放電防止」の考察です．

この「放電防止」に使われている「絶縁材」は，読んで字の如く「絶縁する（＝電気を通しにくい or 電気を通さない）素材」の事です．従って，狙いは簡単でヒューズの外に電気を流したくない（放電したくない）と至極単純なのですが，「ヒューズから空中に向かって放電」って意味が分かりません．

なので，まずは「空中放電」に関して調べてみたところ，


（Electrical Information：火花放電・コロナ放電・グロー放電・アーク放電の違い！より）

「放電」とは，「電極間にかかる電位差を高くすると，電極間に存在する気体（空気等）が絶縁破壊されて，電流が流れる現象」の事なのだそうです．これの一番イメージし易いのは，溶接作業でしょうか．確かに空気の絶縁層が破壊されて電流が流れてますね．

「なるほど，なるほど～」と思いつつ，「いやいや，溶接の時に掛けてる電圧って相当高いよね？ 自動車のたかだか12～14Vレベルの電圧で放電なんて起きるのか？」とも思いました．仮に起きているとすれば，この中で一番電圧が低そうな「コロナ放電」なのかな？と思い調べてみましたが，


（アドフォックス：コロナ放電 パワースイッチング回路に潜む故障の原因より）

最低電圧が500Vの世界っぽいので，15V以下で起きるとは思えない・・・．

そもそも放電は，露出した電極間で起きるのだと思いますが，ヒューズ単体で電流を流すのであればともかく，ヒューズボックスに挿した状態では，それほど金属面は空気に露出しないはず．



「放電がない」とは言いませんが，これで有意な差異が生まれるとも思えない・・・．


視点を変えて，EMC（Electro Magnetic Compatibility：電磁ノイズ）的な目線で考えてみると，



端子を被膜する事で「エミッション（ノイズの放出）」が抑制され，ヒューズから発生される電界の影響を抑えられるというのは有りそうですが，ヒューズボックスの付いている位置とEACV等の電子デバイスとの距離，また12Vレベルの電界の大きさを考えると，やっぱり有意な差が生まれるか疑問（オーディオはクリアになりそうですが）．一方で，ヒューズ自体の「イミュニティ（ノイズに対する耐性）」は絶縁材によって確実に向上するでしょうから，これの効果は有り得そう．



これはノイズの乗った乱れた電流よりは，整流されたかのようなキレイな電流の方が，各電子デバイスが本来持っている性能を正しく発揮出来るよね？といったイメージ的なもの．

これで納得出来なくもないですが，ただなぁ～，これで「アイドルの回転数が上がる」まで起こるかなぁ～？と引っ掛かるので，もうちょっとだけ考えてみます（次回へ続く）．

家に無事帰れずに終わった走行会の翌日，診断結果を聞きにショップへ行くと，ちょうどヒューズチューンを試されている方がいました．

その方はEKに乗られている方だったのですが，「中古→新品に変えただけでも違いを感じ取れたので，今度は高いヤツを試してみようと思った」そうで，タイトル画像の製品に交換されていました．

ここ最近エンストで苦しんでいる事もあって，私も電装系に関わるヒューズのリフレッシュを考えていた事もあり，興味深く話を聞いてました．

交換作業が終了して早々，EKのオーナーは店長にはやし立てられ，半ば無理やり気味にフィーリングチェックへ出発．戻って来て述べた感想は「フィーリングが変わった！」との事でした．


ヒューズチューンの話は，以前気になって少し調べてみたのですが，その時の結論としては，


（NECE：チューニングヒューズって効くの？より）

　・新品のリフレッシュ効果が支配的
　・新品⇔社外品に大きな差はない（微妙に社外品の方が良いのは事実）
　・リフレッシュとなる要因は，接点の腐食除去による接触抵抗の低減によるもの

・・・でした．なのでヒューズを新品に替える事は意味があると思いましたが，そこから更に社外品に替えても体感は出来ないのでは？と内心思っていたのですが，目の前でそれをやった人に「違う！」と言われると，「アレッ？ そうなの？？」と思ってしまいました（苦笑）．


という事で，今回は真面目にヒューズに関して調査してみたいと思います．

まずは製品の謳い文句から．


（製品についてより）

このヒューズの効果として「接触抵抗低減」と「放電防止」が挙げられていますね．接触抵抗の方は想定していたのですが，放電防止って何でしょう？ 気になりますが，ここでは一旦スルーします．

続いて，挙げられている実際の効果ですが，この中で一番分かり易いのが「ヘッドライトの光量UP」．これは接触抵抗が低減したからでしょうね．続いて「オーディオの音質向上」．こちらはノイズが低減されたような雰囲気に読み取れますね．

残る「アクセルレスポンスの向上」「アイドリング安定化」「ターボラグ改善」「低速からのトルクアップ」「燃費向上」といったところがエンジン回り．ざっくり纏めると，色々なものの反応が良くなるようなイメージですが，なんでヒューズ変えると反応が良くなるのか分かりません．反応向上の要因として「センシング精度の向上」を挙げている方がいたので，前述のオーディオの件を踏まえるとノイズ低減の副次効果なのかな？と思いました．


（カーライフサポートネット：オルタネータとは？より）

という事で，このヒューズによる効果は「接触抵抗の低減」と「放電防止」が主であり，後者の方はノイズ低減に絡んでいそうです．


ノイズ低減の効果がある事は理解出来ましたが，それって本当に各センサに影響を与えるか？と疑問に思い，ショップから配線図をお借りして電源経路を確認．



ヒューズなので当たり前ですが，やっぱりECU電源に接続されているだけ．確かにアクセルセンサや吸気圧センサ等はECUから供給されるVccを主電源にしているでしょうから，間接的に繋がっているとはいえ，ECU内部の電源回路にフィルタは設けてあるでしょうし，関係あるかぁ～？という感じ．一方，アクチュエータ関係に関しては，ECU電源にEACV（Electric Air Control Valve）がブラ下がっている事を確認出来たので，これに対してはノイズ除去の効果はありそうだな・・・と思いました（インジェクタやイグニッションコイルなんかも同様の事が言えそうです）．


さて，ノイズ除去の効果がある事が分かったとして，それの原理は何だ？という事で更に調べてみると，どうやら特許申請がされている模様（実用新案登録第3207026号）．申請された中身は誰でも読めるので，早速見てみると，





ポイントは以下の2つのようですね．

　①ヒューズの車体側端子との接触部に，超微粒子カーボン素材を塗布する
　②ヒューズの車体側端子との非接触部を，絶縁材で被膜する

①は端子表面の平滑化により，接触抵抗を低減する効果を狙ったもの，②は金属端子の露出を少なくして，空気中への放電量を減らす効果を狙ったもののようです．つまり，①が「接触抵抗低減」，②が「放電防止」ですね．


理解し易い「接触抵抗」の方から確認してみます．

ここで言う「接触抵抗」というのは，「2つの物体が接触した際の電気の流れにくさ」の事で，端子の接点等で出てきます．「接触抵抗」が大きくなる要因は3つあり，

　・接続部の接触面積が減る
　・接続部の密着度が減る
　・接続部が酸化する（酸化してサビると電気が流れにくくなる）

いずれも感覚的になんとなく分かるんじゃないかと思います．


では，微粒子カーボン素材を塗布すると，何で「接触抵抗」が減るのか？を考察してみると，


（東洋ドライループ：ハイブリッドカーボンスプレーより）

新品のヒューズは平な金属に見えても，顕微鏡で見れば凸凹している訳で，接触面同士が凸凹していれば，当然の事ながら接触面積も小さくなります．この凸凹をカーボン粒子を使って埋めてやれば接触面積が増え，密着度が高まる，というメカニズムのようです．加えて，金属同士が接触していない空気に触れる部分もカーボンで被膜されるため，酸化しにくくなる・・・という事も狙っているのではないでしょうか．


次に「放電防止」の方ですが・・・と行きたいところですが，小難しい話が更に小難しくなるので（笑），一旦ここで終わりにしたいと思います（次回に続く）．