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自分が購入したサブコンには、特性を変更するためのロータリーコードスイッチがついています。
０～Fの16進数をひとケタ指定するタイプのスイッチです。このスイッチを使って車両の状態に応じて、燃料の増量加減を増やしたり減らしたりできるようです。

これを切り替えると、サブコンの電圧入出力の特性的にはどのように変化するのか、調べてみました。測定は前回同様周期の長い0～5.0Vの振幅を持つ三角波を使いました。

先日アップした特性のグラフはメーカー推奨モードでのものでしたが、今回アップするグラフは推奨モードより4ステップマイルド方向にスイッチを回したときの特性となります。


パッと見てほとんど同じに見えますが、へこんでいる部分のへこみ具合が幾分小さくなっているのが見て取れます。4ステップも変えているのにこの程度の違いというこは、1ステップの場合はグラフの見た目はほとんど変わらないぐらいのわずかなものです。
言い方を変えると、サブコンはかなり微妙で精密な電圧コントロールをやっているということです。

サブコンで使用するＡ／Ｄコンバータ、Ｄ/Ａコンバータのビット数はやっぱり8ビットでは足りません。10ビット以上は欲しいところです。

秋葉原の秋月電子で販売されているＰＩＣマイコンボード（PIC18F14K50）と、マイクロチップテクノロジのD/AコンバータMCP4922を使えばハードウエア的には大丈夫そうです。


製作した写真のサブコン試作機に、まずはヒステリシス特性なしの単純な入出力マップを持ったプログラムを作成してみます。

市販のサブコンは内部でどのようなことをしているのか調べるために、某社のサブコンを購入しました。

まず実際に走行してみると、確かにトルクは増えているようです。また、その分アクセルに過敏に反応するようになったような感じで、良い言い方をすると「レスポンスが良くなった」、悪い言い方をすると「微妙なアクセルコントロールが難しくなった」ように思います。

では、実際にこのサブコンは内部でどのようなプログラムになっていて、センサー電圧にどのような細工をしているのでしょうか。

０～５Vの非常に周期の長い三角波をサブコンに入力して、入力と出力をロガーで記録してみました。

カーブがへこんだようになっている部分が、センサー電圧に細工をしている部分です。1.2Vあたりから3.1Vあたりまで、燃料圧力で言うと350気圧から1300気圧のゾーンになります。特筆すべきは、圧力増加方向と圧力減少方向では違う値を返すようなプログラムになっている点です。言い換えると、細工を開始する1.2V付近と細工を終了する3V付近でヒステリシスをもっています。
なぜわざわざヒステリシスを持たせているのでしょうか？

これはあくまで私の予想ですが
■燃料圧力制御のフィードバックループを混乱させないため？
■３V付近がシフトチェンジのポイントとなっていて、ミッションとの連携を乱さないため？
■アクセルオフの際にいち早く燃料圧力を下げ、燃料消費を抑えるため？
などが理由ではないかと今のところ思っています。

サブコンのメーカーによってはヒステリシスを持つものと持たないものがあったりしそうですね。

モードを変えたときのカーブについても、今後報告したいと思います。

320dの助手席にノートPC＋電圧ロガーを載せ、燃料圧力センサの出力を記録してみました。
車両側のECUに影響を与えないように、オペアンプでバッファしてロガーに接続しました。

今回はエコプロモードとコンフォートモードで家の周りを走行していくつかデータを取ったのですが、データ保存に失敗してしまい、結局ディスクに残ったのは最後に取ったコンフォートモードのデータのみでした。
グラフは、コンフォートモードで100秒間走ったデータです。
縦軸は燃料の圧力、横軸は時間で、1単位は0.1秒です。

この時、ぜんぜんアクセルは踏めていません。
本当ならアクセルべた踏みの加速時のログが取りたかったのですが、測定するのは今回が初めてで、測定用のワイヤーがボンネットの隙間からキャビンの中に引き込まれた状態にすこし不安があり、安全にスピードを出せる場所まで行くことが躊躇われて今回はできませんでした。

データを見ると、燃料圧力のピーク値はアクセルの踏み具合に影響され、全体は主にエンジンの回転数に連動しているようです。またATの変速時には燃料圧力も細かく変化しているのが見て取れます。

アイドリング時は平均70気圧程度の燃料圧力でした。アイドリングであっても燃料細霧化を促進するためにもっと高い圧力なのかと思っていたのですが。アイドリングの回転は安定しているのに燃料圧力は脈動しています。

このやり方で問題なくデータが取れることがわかったので、今度は助手席に測定助手を乗せて高速道路に行ってべた踏みのデータを記録したいと思います。
スポーツモードも測定しなくては。

サブコンが気になります。

これまで、自分はクルマにサブコンなるものをつけたことがありません。
バイクには、ギアポジションを誤魔化して速度リミッターを解除する装置を自作して取り付けたことがありますが、これも広い意味ではサブコンと言ってもよいのかもしれません。

320dにサブコンを取り付けてみたい・・・

コモンレールシステムのディーゼルエンジンの場合、コモンレールの燃料圧力センサの値に細工をする方式が定番のようです。

BMW320dに使われているコモンレール燃料圧力センサは、2000barに対応するボッシュのものらしいので、たぶんこれが使われているものと思われます。
http://industrial.boschautoparts.com/Technical%20Resources/High200_0281002755.pdf

センサの出力電圧の正常値は0.5V～4.5V　これ以外の電圧だとECUがセンサに異常が発生したものとみなされます。0.5から4.5Vの正常範囲では、電圧と燃料圧力がリニアに比例します。
資料のグラフから、1ボルトあたり500barの圧力変化ということになります。

ちなみに、センサにかけられる最大圧力は・・・あれ、これ単位間違ってないですか。
たぶんMPaの間違いで、2300気圧、センサが破裂する圧力(Rapture pressure)は・・・・4000気圧ということのようです。

サブコンは、センサの電圧を低く加工し、燃料圧力をもっと上昇させるようにとECUを騙すわけですが、たった1ボルトで500気圧も違うのですから結構微妙な加工をすることになります。

たとえばPICのようなワンチップマイコンを使ってサブコンを作ろうとすると、センサの電圧をサンプリングするADコンバータのビット数が8ビットの場合、LSBが変化すると約９．８気圧の違いが発生してしまいます。10ビットだと2.44気圧です。すくなくとも10ビットの分解能は必要のような気がします。

次にサンプリングの時間間隔（サンプリング周波数）ですが、デンソーの特許論文なんかを読んでみると燃料噴射前と噴射後の燃料の圧力差をきちんと認識できることが必要となっているようなので、サブコンは圧力変化の高い周波数成分をきちんと伝えられるようになっていなければなりません。
4気筒エンジンだと１/2回転おきに爆発をしていることを考えるとエンジン回転数の2倍程度の周波数の変化には余裕で応答できなくてはヤバそうです。最高6000r.p.mまで回るとすると、1秒間に100回転、その倍だと200Hzになります。最新のディーゼルエンジンは5回に分けて噴射しているとのことなので・・・・うーんどの程度のサンプリング周波数が必要なんだろう。

目標はサブコン自作ですが、結構ハードルが高そうなので、とりあえず市販のサブコンをひとつ購入して分析してみようと思います。